Các bài toán liên quan đến ứng dụng của đạo hàm và đồ thị của hàm số: Chiều biến thiên của hàm số.. Hình học không gian tổng hợp: Tính diện tích xung quanh của hình nón tròn xoay, hì
Trang 1Biên soạn: Đỗ Cao Long
THI TỐT NGHIỆP THPT NĂM 2009
A CẤU TRÚC ĐỀ THI TỐT NGHIỆP THPT
I PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH (7,0 điểm)
I
Khảo sát, vẽ đồ thị của hàm số
Các bài toán liên quan đến ứng dụng của đạo hàm và đồ thị
của hàm số: Chiều biến thiên của hàm số Cực trị Tiếp tuyến,
tiệm cận (đứng và ngang) của đồ thị của hàm số Tìm trên đồ
thị những điểm có tính chất cho trước; tương giao giữa hai đồ
thị (một trong hai đồ thị là đường thẳng);
Hình học không gian (tổng hợp): Tính diện tích xung quanh
của hình nón tròn xoay, hình trụ tròn xoay; tính thể tích khối
lăng trụ, khối chóp, khối nón tròn xoay, khối trụ tròn xoay;
tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu
1,0
II PHẦN RIÊNG (3,0 điểm)
Thí sinh học chương trình nào thì chỉ được làm phần dành riêng cho chương
trình đó (phần 1 hoặc phần 2)
IV.a
Phương pháp toạ độ trong trong không gian:
Xác định toạ độ của điểm, vectơ
Mặt cầu
Viết phương trình mặt phẳng, đường thẳng
Tính góc; tính khoảng cách từ điểm đến mặt phẳng Vị trí tương đối của đường thẳng, mặt phẳng và mặt cầu
2,0
V.a
Số phức: Môđun của số phức, các phép toán trên số phức
Căn bậc hai của số thực âm Phương trình bậc hai hệ số thực
có biệt thức âm
Ứng dụng của tích phân: Tính diện tích hình phẳng, thể tích
khối tròn xoay
1,0
2 Theo chương trình Nâng cao:
IV.b
Phương pháp toạ độ trong trong không gian:
Xác định toạ độ của điểm, vectơ
Mặt cầu
Viết phương trình mặt phẳng, đường thẳng
Tính góc; tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng, mặt phẳng; khoảng cách giữa hai đường thẳng Vị trí tương đối của đường thẳng, mặt phẳng và mặt cầu
2,0
V.b
Số phức: Môđun của số phức, các phép toán trên số phức
Căn bậc hai của số phức Phương trình bậc hai với hệ số phức Dạng lượng giác của số phức
Sự tiếp xúc của hai đường cong
Hệ phương trình mũ và lôgarit
Ứng dụng của tích phân: Tính diện tích hình phẳng, thể tích
khối tròn xoay
1,0
Trang 2Chuyên đề I:
Khảo sát, vẽ đồ thị của hàm số Các bài toán liên quan đến ứng
dụng của đạo hàm và đồ thị của hàm số
1 Chiều biến thiên của hàm số
Lý thuyết: Quy tắc xét tính đơn điệu của hàm số y f x
1 Tìm tập xác định
2 Tính đạo hàm y f x Giải phương trình f x 0 để
tìm các nghiệm x i i 1, 2 ,n
3 Sắp xếp các nghiệm x i theo thứ tự tăng dần từ trái sang phải
và lập bảng biến thiên của hàm số
4 Kết luận (hàm số đồng biến trên khoảng mà f x 0 và
Căn cứ vào bảng biến thiên ta thấy, hàm số đồng biến trên khoảng
2;0 và nghịch biến rtreen khoảng 0; 2
Một lưu ý quan trọng đó là nếu tập xác định là khoảng a b;hoặc hàm số gián đoạn tại x0 thì ta cần tính các giới hạn lim
Đáp số: Câu 2: H/số đồng biến trên các khoảng 2;0 , 2;
H/số nghịch biến trên các khoảng ; 2 , 0;2
Câu 3: H/số đồng biến trên các khoảng 1;1
Trang 3Giải phương trình này tìm được m
Thử lại (Điều kiện đủ)
Với giá trị của m tìm được, ta tính y x0
- Nếu y x0 0 thì hàm số đạt cực tiểu tại x x0
- Nếu y x0 0 thì hàm số đạt cực đại tại xx0
Căn cứ vào yêu cầu đề để chọn giá trị của m thỏa mãn
Kết luận
Còn có cách khác để thử lại đó là lập bảng biến thiên để kiểm
tra xem hàm số đạt cực đại hay cực tiểu tại xx0
Để dễ tính đạo hàm ta chia tử cho mẫu được y x 1
1
2
m m
hàm số đạt cực đại tại x2 (thỏa đề bài)
Kết luận: Giá trị của m phải tìm là m 3 Dạng 2: Chứng minh hàm số y f x m , luôn có cực trị với mọi
giá trị của tham số m
Cách giải:
Chứng tỏ fy x m , 0 luôn có nghiệm và đổi dấu khi x chạy
qua các nghiệm đó
- Với hàm số bậc ba, chứng tỏ y có delta dương;
- Với hàm số bậc bốn (trùng phương) cần theo yêu cầu đề để
tìm m để y có 1 nghiệm, hoặc 3 nghiệm
Trang 4Ví dụ 2: Chứng minh rằng hàm số 3
y x mx x luôn có một điểm cực đại và một điểm cực tiểu với mọi giá trị của m
Suy ra y 0 có hai nghiệm phân biệt và y đổi dấu (có thể lập
bảng xét dấu với hai nghiệm x x1, 2) khi x đi qua hai nghiệm đó
Vậy hàm số luôn có một cực đại, một cực tiểu với mọi m
Bài tập:
Câu 1 (Đề TN 2006, KPB): Cho hàm số yx36x29x có đồ
thị (C) Với giá trị nào của tham số m, đường thẳng
2
y x m m đi qua trung điểm của đoạn thẳng nối hai điểm
cực đại và cực tiểu của đồ thị (C)
53
y x mx m x
có cực trị tại x1 Khi đó hàm số đạt cực đại hay cực tiểu ? Tính cực trị
Câu 1: Tìm tọa độ hai cực trị của hàm số A 3;0 , B 1; 4
Trung điểm hai cực trị M 2; 2 Cho M 2; 2 thuộc đường
Cho hàm số y f x có đồ thị C và M x y 0; 0 là điểm trên
C Tiếp tuyến với đồ thị C tại M x y 0; 0 có:
- Hoành độ tiếp điểm: x0
- Tung độ tiếp điểm: y0 {Nếu đề chưa cho ta phải tính bằng cách thay x0 vào hàm số y0 f x 0 }
Trang 50 2
x , y0 9 ở tọa độ của M (đề đã cho)
Ví dụ 2: Viết p/trình tiếp tuyến với độ thị hàm số 1
1
x y x
a) Tại điểm có hoành độ bằng 2
b) Tại điểm có tung độ bằng 3
x
Gọi tọa độ tiếp điểm là x y0; 0 Theo giả thiết có x0 2
Tung độ tiếp điểm: 0 0
0
x y x
0 0
11
x y x
và tính đạo hàm, suy ra hệ số góc của t/tuyến k y x 0 y 2
x
Gọi tọa độ tiếp điểm là x y0; 0 Theo giả thiết có y0 3
Vậy 0 0
0
131
x y x
Dạng 2: Viết p/trình tiếp tuyến khi biết hệ số góc của nó
Dấu hiệu:
- Tiếp tuyến song song với đường thẳng d :ax by c 0
- Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng d :ax by c 0Cách giải:
Tính hệ số góc của tiếp tuyến k (theo các dấu hiệu trên)
Gọi x y0; 0 là tọa độ tiếp điểm
Hệ số góc của t/tuyến k y x 0
Trang 6- Giải ph/trình này tìm được x0
- Thay vào y0 f x 0 để tính tung độ tiếp điểm
Viết p/trình t/tuyến
Ví dụ 3: Viết p/trình t/tuyến với đồ thị hàm số 2
1
x y x
2 0
2
21
Lưu ý: Hệ số góc của t/tuyến k y x 0 2 (đề cho)
b) T/tuyến song song với d nên hệ số góc của t/tuyến bằng hệ số góc của d , bằng 1
2 0
21
63
2
x y
21
2
x y
x
Trang 7Tr/hợp này ta có p/trình t/tuyến tại 1; 2
Đến đây làm tương tự như câu a) hoặc câu b)
Đáp số: Có hai tiếp tuyến có p/trình là
tại điểm thuộc đồ thị có hoành độ x0 3
Câu 2 (Đề TN 2007, Bổ túc): Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị
(C) hàm số y x33x2 tại điểm A(2;4)
Câu 3 (Đề TN 2007, Lần 2, Phân ban):
2
x y x
, gọi đồ thị của hàm số là (C)
1 Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số
2 Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C) tại giao điểm của
, gọi đồ thị của hàm số là (C)
1 Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số đã cho
2 Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị (C) tại điểm có tung độ bằng y0 2
Dạng 1: Dựa vào đồ thị hàm số y f x để biện luận theo m số
nghiệm của phương trình f x m
Ví dụ: Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị C của hàm số
Trang 8x y
3
- 3
-2 -1
yx x với đường thẳng d :y m 1 (song song với trục
hoành) nên số nghiệm của (2) bằng số giao điểm của d và C
Dựa vào đồ thị ta có kết quả biện luận sau:
, ta thấy d cắt C tại một điểm
và tiếp xúc tại một điểm Suy ra (2) có hai nghiệm (một nghiệm đơn
, ta thấy d cắt C tại ba điểm
phân biệt Suy ra (2) có 3 nghiệm phân biệt
Kết luận:
* Với m 1 hoặc m3, p/trình (1) vô nghiệm
* Với m 1 hoặc m3, p.trình (1) có hai nghiệm
* Với 1 m 3, p/trình (1) có 3 nghiệm phân biệt
Đến đây cần chứng tỏ 0 với mọi m và f d,m
c
và kết luận (1) luôn có hai nghiệm phân biệt Suy ra d cắt
C tại hai điểm phân biệt
- Tương tự, kết luận cho tr.hợp 0; 0
Ví dụ: (Bài 11/tr46-SGK GT12, Cơ bản) Chứng minh rằng với mọi giá trị thực của m, đường thẳng d :y2xm luôn cắt
đồ thị C của hàm số 3
1
x y x
tại hai điểm phân biệt M, N Gợi ý – Giải:
Trang 9 P/trình hoành độ giao điểm của d và C là
321
Mặt khác, thay x 1 vào vế trái của (2) ta được
2
2 1 1 m m 3 2 0 với mọi m (b)
Kết hợp (a) và (b) suy ra p/trình (2) luôn có hai nghiệm phân biệt
thỏa x 1 Do đó (1) luôn có hai nghiệm phân biệt
Vậy đ/thẳng d luôn cắt đồ thị C tại hai điểm phân biệt với mọi
Phân tích bài toán:
- Nhưng điểm nằm trên trục hoành thì có tung độ y0
- Vậy C m cắt trục hoành tại điểm x y; 2;0
- Điểm này thuộc C m nên tọa độ của nó thỏa mãn p/trình C m
Lời giải:
Từ giả thiết ta suy ra C m cắt trục hoành tại điểm 2;0, thay
tọa độ điểm này vào p/trình của C m ta được:
2) Biện luận theo m số nghiệm thực của phương trình
2) Tìm m để phương trình sau có ba nghiệm phân biệt
3 Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị (C) và trục hoành
5 Điểm đặc biệt của đồ thị hàm số
Trang 10 Chia tử cho mẫu ta có 4
x
x 1 là các ước số nguyên của 4
Các trường hợp xảy ra:
có tọa độ là những số nguyên
, suy ra tiệm cận ngang là đ/t y a
c
Bảng biến thiên (điền đầy đủ các thông tin, chú ý giá trị các
giới hạn đã tính)
Dựa vào bảng biến thiên suy ra:
- Các khoảng đơn điệu (đồng, nghịch biến) của hàm số;
- Cực trị của hàm số (nếu có)
Vẽ đồ thị:
- Xác định giao điểm với trục hoành: Cho y0, tìm x
- Xác định giao điểm với trục tung: Cho x0, tìm y
- Cho thêm một số điểm đặc biệt (Chú ý đến tính đ/xứng của đồ
thị: Hàm bậc ba đ/x qua tâm là trung điểm hai cực trị; hàm bậc
bốn (trùng phương) đ/x qua trục tung; hàm hữu tỷ đ/x qua giao điểm 2 t/cận)
Trang 11Giải phương trình f x 0 và tìm các nghiệm x0 thuộc
đoạn a b; (các nghiệm nằm ngoài đoạn này không lấy )
x y
hàm số f x x 2 cosx trên đoạn 0;
a
x a a
Trang 12 Kết luận, nghiệm của (1)
Ví dụ: Giải các phương trình sau
Trang 13Giải p/trình này được t 6 (thỏa); t 1 0 (không thỏa)
Trang 14loga b loga c loga b
a
b b
Chú ý: log10alogalga; loge alna
Dạng 1: Biến đổi về phương trình loga f x loga g x
Cách giải:
- Dùng các công thức tính toán, cộng trừ logarit để biến đổi
- Cần chú ý đến đ/k với các biểu thức dưới dấu logarit
Giải p/trình này dược x6 (thỏa đ/k); x 1 (không thỏa đ/k)
Vậy, p/trình đã cho có nghiệm duy nhất x6 Dạng 2: P/trình bậc hai chứa lôgarit
4
t t
Trang 15Điều kiện xỏc định:
00
a) Đ/kiện xỏc định: 0 1
x
x x
{ Cơ số a 2 1 nờn cú BPT cựng chiều}
Vậy tập nghiệm của bất p/trỡnh đó cho 1 1
a nờn BPT đổi chiều}
Vậy tập nghiệm của bất p/trỡnh đó cho 1
;32
Bài tập:
Cõu 1 (Đề TN 2007, Lần 1, Phõn ban):
Giải phương trỡnh log4xlog2 4x 5
Cõu 2 (Đề TN 2008, Lần 2, Phõn ban):
Giải phương trỡnh log3x2log3x2log 53 x
Cõu 3: Giải cỏc bất phương trỡnh
.3
cầu
Thể tớch khối lăng trụ VL/trụ Sđáy.h
Trang 16 Diện tích xung quanh của hình nón tròn xoay: SXq-nãn R l.
Diện tích xung quanh của hình trụ tròn xoay: SXq-trô2R l
Một số hình cần chú ý:
- Hình chóp đều có đáy là tam giác, hình vuông
- Hình chóp có một cạnh vuông góc với đáy (hình chữ nhật, hình
vuông, tam giác vuông)
- Hình nón tròn xoay, biết chiều cao, hoặc đường sinh, bán kính
đường tròn đáy, góc phẳng ở đỉnh
- Hình nón bị cắt bởi mặt phẳng qua đỉnh giao với đường tròn
đáy tại hai điểm A, B, biết AB và giả thiết khác
Yêu cầu: Giải lại các bài toán trong SGK HH12 có dạng trên, ghi
nhớ cách tính các yếu tố cần thiết và mối quan hệ giữa các yếu tố
dựa vào hình vẽ, tính chất của hình
Bài tập:
Câu 1 (Đề TN 2006, Phân ban) : Cho hình chóp S.ABCD có đáy
ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên SA vuông góc với đáy,
cạnh bên SB bằng a 3
1 Tính thể tích của khối chóp S.ABCD
2 Chứng minh trung điểm của cạnh SC là tâm mặt cầu ngoại tiếp
hình chóp S.ABCD
Câu 2 (Đề TN 2007, Lần 2, Phân ban): Cho hình chóp tứ giác
S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng a, cạnh bên SA
vuông góc với đáy và SA =AC Tính thể tích của khối chóp
S.ABCD
Câu 3 (Đề TN 2008, Lần 1, Phân ban):
Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, cạnh bên
bằng 2a Gọi I là trung điểm
của cạnh BC
1) Chứng minh SA vuông góc với BC
2) Tính thể tích khối chóp S.ABI theo a
Câu 4 (Đề TN 2008, L2, Phân ban):
Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác ABC vuông tại B, đường thẳng SA vuông góc với mặt phẳng (ABC) Biết AB=a, BC= a 3
và SA=3a
1 Tính thể tích khối chóp S.ABC theo a
2 Gọi I là trung điểm của cạnh SC, tính độ dài đoạn thẳng BI theo a
Chuyên đề V:
Phương pháp toạ độ trong trong không gian
1 Tọa độ của điểm, vectơ
A B I
A B I
A B I
A B C G
A B C G
A B C G
Trang 17Một số dạng thường gặp: Mặt cầu có tâm I a b c ; ; và đi qua một
điểm hoặc tiếp xúc với một mặt phẳng; mặt cầu đí qua 4 điểm không
đồng phẳng
Chú ý: Khoảng cách từ điểm M x M;y M;z M đến đường thẳng
:AxByCz D 0 được tính theo công thức
A B I
A B I
Trang 18- Bán kính mặt cầu bằng khoảng cách từ tâm I đến mp P
Ví dụ 3: Viết ph/trình mặt cầu có tâm M0; 1;1 và tiếp xúc với
Câu 1 (Đề TN 2007, L2, Ban KHTN): Trong không gian với hệ toạ
độ Oxyz, cho hai điểm E(1;-4;5) và F(3;2;7)
1 Viết phương trình mặt cầu đi qua điểm F và có tâm là E
2 Viết phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng EF
- Mặt phẳng P vuông góc với đường thẳng AB¸ hoặc đường thẳng
d Khi đó vecto AB
hoặc vecto chỉ phương ud
của d là vecto pháp tuyến của mp P
- Mặt phẳng P song song với mặt phẳng Q , khi đó vecto pháp tuyến nQ
của mp Q cũng là vecto pháp tuyến của mp P
Ví dụ 1: Viết phương trình tổng quát của mặt phẳng P đi qua điểm A1; 2; 3 và :
a) vuông góc với đường thẳng 1 2
b) song song với mặt phẳng Q :x y 3z0
c) vuông góc với đường thẳng AB với A0;1;1, B1; 2;0
Lời giải:
a) Đ/thẳng d có vecto chỉ phương u 2; 1;3
P d nên P nhận u 2; 1;3 làm vecto pháp tuyến
Mặt khác P đi qua điểm A1; 2; 3
Vậy p/trình tổng quát của P :
2 x 1 1 y 2 3 z 3 0
Trang 19Hay 2x y 3z 9 0
b) P || Q nên vecto pháp tuyến của Q , n 1; 1; 3 cũng
là vecto pháp tuyến của P
Mặt khác P đi qua điểm A1; 2; 3
Vậy p/trình tổng quát của P :
1 x 1 1 y 2 3 z 3 0
Hay x y 3z 8 0
c) P AB nên P nhận AB 1;1; 1 làm vecto pháp tuyến
Mặt khác P đi qua điểm A1; 2; 3
Vậy p/trình tổng quát của P :
Một số dấu hiệu thường gặp:
- Mp P song song với hai đường thẳng d1 , d2 không cùng
2) Tìm toạ độ điểm D sao cho tứ giác ABCD là hình bình hành
Câu 2 (Đề TN 2006, Ban KHXH): Trong không gian tọa độ Oxyz
cho ba điểm A(-1; 1; 2), B(0; 1; 1), C(1; 0; 4)
1 Chứng minh tam giác ABC vuông Viết phương trình tham số của đường thẳng AB
2 Gọi M là điểm sao choMB 2MC Viết phương trình mặt phẳng đi qua M và vuông góc với đường thẳng BC
Yêu cầu: Từ các p/trình tham số và p/trình chính tắc của đ/thẳng
phải biết lấy vecto chỉ phương và điểm thuộc đường thẳng
Dạng 1: Đường thẳng đi qua điểm M x M;y M;z M và có vecto chỉ phương xác định trước
Một số dấu hiệu thường gặp:
- Đường thẳng đi qua hai điểm M N, , khi đó vecto MN
là vecto chỉ phương của
- Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng P Khi đó vecto pháp tuyến nP
của P là vecto chỉ phương của