Giải bài 7 trang 44 – SGK môn Giải tích lớp 12

Cho hàm số \(y=\dfrac{1}{4}{{x}^{4}}+\dfrac{1}{2}{{x}^{2}}+m\)

a) Với giá trị nào của tham số \(m\), đồ thị của hàm đi qua điểm \( (-1; 1)\)?
b) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số khi \(m = 1\).
c) Viết phương trình tiếp tuyến (C) tại điểm có tung độ bằng \(\dfrac{7}{4}\)

Lời giải:

a) Đồ thị của hàm đi qua điểm \( (-1; 1)\) khi và chỉ khi \(1=\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{2}+m\Leftrightarrow m=\dfrac{1}{4} \)

b) Với \(m=1\) ta có \(y=\dfrac{1}{4}{{x}^{4}}+\dfrac{1}{2}{{x}^{2}}+1\)

Tập xác định: \(D=\mathbb{R}\)

* Sự biến thiên

+) Chiều biến thiên

\(y'={{x}^{3}}+x=x\left( {{x}^{2}}+1 \right);\,y'=0\Leftrightarrow x=0\)

Hàm số nghịch biến trên \(\left(-\infty;\,0\right)\)

Hàm số đồng biến trên \(\left(0;\,+\infty\right)\)

+) Cực trị

Hàm số đạt cực tiểu tại \(x=0;\,y_{CT}=1\).

+) Giới hạn tại vô cực

\(\lim\limits_{x\to \pm \infty }\,\left( \dfrac{1}{4}{{x}^{4}}+\dfrac{1}{2}{{x}^{2}}+1 \right)=\lim\limits_{x\to \pm \infty }\,\left[ {{x}^{4}}\left( \dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{2{{x}^{2}}}+\dfrac{1}{{{x}^{4}}} \right) \right]=+\infty\)

+) Bảng biến thiên

* Đồ thị
Đồ thị của hàm số cắt trục Oy tại điểm \((0;\,1)\)
c) Gọi \(M(x_o;\,y_o)\) là tọa độ tiếp điểm của (C) tại điểm có tung độ bằng \(\dfrac{7}{4}\)
Ta có: 
\(y_o=\dfrac{7}{4}\Leftrightarrow \dfrac{1}{4}{{x_o}^{4}}+\dfrac{1}{2}{{x_o}^{2}}+1=\dfrac{7}{4}\\ \Leftrightarrow {{x_o}^{4}}+2{{x_o}^{2}}-3=0\\ \Leftrightarrow \left( {{x_o}^{2}}-1 \right)\left( {{x_o}^{2}}+3 \right)=0\\\Leftrightarrow {{x_o}^{2}}=1\Leftrightarrow x_o=\pm 1\)
* Với \( x_o=1\Rightarrow y'\left( 1 \right)=2\) phương trình tiếp tuyến có dạng
\(y=2\left( x-1 \right)+\dfrac{7}{4}=2x-\dfrac{1}{4}\)
* Với \(x_o=-1\Rightarrow y'\left( -1 \right)=-2\) phương trình tiếp tuyến có dạng
\(y=-2\left( x+1 \right)+\dfrac{7}{4}=-2x-\dfrac{1}{4}\)
Ghi nhớ: Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=f(x)\) tại điểm \(M(x_o;y_o)\) có dạng
                                                               \(y=f'(x_o)(x-x_o)+y_o\)