Bài tập 5 sgk trang 10 giải tích 12 năm 2024

Giải bài 5 trang 10 SGK Giải tích 12

Bài 5 [trang 10 SGK Giải tích 12]: Chứng minh các bất đẳng thức sau:

Bài giải:

  1. Xét hàm số y = f[x] = tanx – x trên khoảng [0; π/2]

Ta có: y’ = -1= > 0 với ∀ x ∈ R.

⇒ hàm số đồng biến trên khoảng [0; π/2]

⇒ f[x] > f[0] = 0 với ∀ x > 0

hay tan x – x > 0 với ∀ x ∈ [0; π/2]

⇔ tan x > x với ∀ x ∈ [0; π/2] [đpcm].

  1. Xét hàm số y = g[x] = tanx - x - trên

Theo kết quả câu a]: tanx > x ∀ x ∈

⇒ g'[x] > 0 ∀ x ∈

⇒ y = g'[x] đồng biến trên

⇒ g[x] > g[0] = 0 với ∀ x ∈

Với dạng bài tập ở bài 5 chứng minh \[g[x]>h[x]\] với x thuộc một miền cho trước ta thường tiến hành như sau:

Bước 1: \[g[x]>h[x]\Leftrightarrow g[x]-h[x]>0.\]

Bước 2: Đặt \[f[x]=h[x]-g[x]\], khảo sát tính đơn điệu của hàm số \[f[x]\].

Bước 3: Tìm x để \[f[x]=0\] [thường là hai đầu mút của miền đang xét].

Bước 4: Từ tính đơn điệu của hàm số \[f[x]\] đưa ra kết luận cho bài toán.

Lời giải:

Ta áp dụng các bước trên để giải câu a, b bài 5:

Câu a:

Để chứng minh \[tanx >x\] với mọi \[0 < x < \frac{\pi }{2}\] ta chứng minh tanx - x > 0 với mọi \[0 < x < \frac{\pi }{2}\]

Trước tiên ta cần kiểm tra xem có tồn tại giá trị nào của x đề tanx-x=0 hay không, mà trước hết ta cần thử với hai giá trị là x=0 và \[x=\frac{\pi}{2}.\]

Dễ thấy: \[tan[0]-0=0.\]

Khi đó ta tiến hành mở rộng khoảng đang xét thành nửa khoảng, cụ thể lời giải chi tiết như sau:

Xét hàm số f[x]= tanx–x liên tục trên nửa khoảng \[\left [0;\frac{\pi}{2} \right ]\]

\[f'[x] = \frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1 > 0\] với mọi \[x\in\left [ 0;\frac{\pi}{2} \right ]\].

\[f'[x]=0\Leftrightarrow x=0.\]

Bảng biến thiên:

Vậy hàm số đồng biến trên \[\left [0;\frac{\pi}{2} \right ]\].

Vậy với \[0 < x < \frac{\pi }{2}\] ta có \[f\left[ x \right] > f\left[ 0 \right] = 0 \Rightarrow tanx > x\] với mọi \[x\in\left [ 0;\frac{\pi}{2} \right ]\].

Câu b:

Chứng minh \[\tan x > x +\frac{x^3}{3} [0 < x < \frac{\pi }{2}]\]

Tương tự câu a.

Xét hàm số \[g[x] = \tan x - x - \frac{{{x^3}}}{3}\] liên tục trên \[\left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right]\] có đạo hàm:

\[g'[x] = \frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1 - {x^2} = {\tan ^2}x - {x^2}\]

\[= [tanx - x][tanx + x] > 0,\,\forall x \in \left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right]\] [Theo câu a]

\[g'[x]=0\Leftrightarrow x=0.\]

Bảng biến thiên:

.png]

Vậy hàm số đồng biến trên \[\left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right]\].

Vậy với \[0 < x < \frac{\pi }{2}\] ta có \[g\left[ x \right] > g\left[ 0 \right] \Rightarrow tanx > x + \frac{{{x^3}}}{3}\] với mọi \[x\in\left [ 0;\frac{\pi}{2} \right ]\].

Nhận xét:

Với dạng bài tập chứng minh f[x]>0 với x thuộc khoảng [a;b]. Nếu f[a] và f[b] đề khác không, hoặc f[x] không xác định tại a và b. Thì f[x]=0 tại x0, với x0 là nghiệm của phương trình f'[x]=0, ta không cần mở rộng khoảng đang xét.

Bài 1: Sự đồng biến, nghịch biến của hàm số

Bài 5 [trang 10 SGK Giải tích 12]: Chứng minh các bất đẳng thức sau:

Lời giải:

  1. Xét hàm số y = f[x] = tanx – x trên khoảng [0; π/2]

Ta có: y’ = > 0 với ∀ x ∈ R.

⇒ hàm số đồng biến trên khoảng [0; π/2]

⇒ f[x] > f[0] = 0 với ∀ x > 0

hay tan x – x > 0 với ∀ x ∈ [0; π/2]

⇔ tan x > x với ∀ x ∈ [0; π/2] [đpcm].

  1. Xét hàm số y = g[x] = tanx - x - trên

Theo kết quả câu a]: tanx > x ∀ x ∈

⇒ g'[x] > 0 ∀ x ∈

⇒ y = g'[x] đồng biến trên

⇒ g[x] > g[0] = 0 với ∀ x ∈

Kiến thức áp dụng

+ Hàm số y = f[x] có đạo hàm trên khoảng K xác định:

Nếu f’[x] < 0 với mọi x ∈ K thì hàm số f[x] nghịch biến trên K.

Nếu f’[x] > 0 với mọi x ∈ K thì hàm số f[x] đồng biến trên K.

+

Chủ Đề