Giải bài tập Toán lớp 11 Bài 3: Hàm số liên tục
Hoạt động khởi động trang 80 Toán 11 Tập 1: Hai đồ thị ở hai hình dưới đây cho biết phí gửi xe y của ô tô con (tính theo 10 nghìn đồng) theo thời gian gửi x (tính theo giờ) của hai bãi xe. Có nhận xét gì về sự thay đổi của số tiền phí phải trả theo thời gian gửi ở mỗi bãi đỗ xe?
Lời giải:
+) Bãi xe A:
Dựa vào đồ thị hàm số ta thấy, theo thời gian gửi x (giờ) tăng thì phí gửi xe tăng dần.
+) Bãi xe B:
Dựa vào đồ thị hàm số ta thấy, theo thời gian gửi x (giờ) tăng thì phí gửi xe tăng dần theo nấc.
1. Hàm số liên tục tại một điểm
Hoạt động khám phá 1 trang 80 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số có đồ thị như Hình 1.
Tại mỗi điểm x0 = 1 và x0 = 2, có tồn tại giới hạn không? Nếu có, giới hạn đó có bằng f(x0) không?
Lời giải:
+) Tại x0 = 1 ta có:
Dãy (xn) bất kì thỏa mãn xn < 1 và xn → 1 thì f(xn) = 1 khi đó .
Dãy (xn) bất kì thỏa mãn 1 < xn ≤ 2 và xn → 1 thì f(xn) = 1 + xn khi đó .
Suy ra . Do đó không tồn tại .
+) Tại x0 = 2
Dãy (xn) bất kì thỏa mãn xn < 2 và xn → 2 thì f(xn) = 1 + xn khi đó .
Dãy (xn) bất kì thỏa mãn 2 < xn ≤ 3 và xn → 2 thì f(xn) = 5 – xn khi đó .
Suy ra . Do đó .
Ta có f(2) = 1 + 2 = 3.
Vì vậy .
Thực hành 1 trang 81 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số:
a) f(x) = 1 – x2 tại điểm x0 = 3;
b) tại điểm x0 = 1.
Lời giải:
a) Ta có: và f(3) = 1 – 32 = – 8.
Do đó
Vì vậy hàm số liên tục tại x = 3.
b) Tại x0 = 1:
và .
Suy ra
Do đó không tồn tại .
Vậy hàm số đã cho không liên tục tại x0 = 1.
2. Hàm số liên tục trên một khoảng, trên một đoạn
Hoạt động khám phá 2 trang 81 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số .
a) Xét tính liên tục của hàm số tại mỗi điểm x0 ∈ (1; 2).
b) Tìm và so sánh giá trị này với f(2).
c) Với giá trị nào của k thì ?
Lời giải:
a) Tại mỗi điểm x0 ∈ (1; 2) thì f(x) = x + 1
Khi đó: và f(x0) = x0 + 1
Suy ra
Vì vậy hàm số liên tục tại x0.
b) Tại x0 = 2 ta có f(x) = x + 1, khi đó:
f(2) = 2 + 1 = 3
Vậy
c) +) Tại x0 = 1 ta có f(x0) = k;
+) Tại x0 = 1
Dãy (xn) bất kì thỏa mãn 1 < xn ≤ 2 và xn → 1 thì f(xn) = xn + 1 khi đó .
Suy ra
Để thì k = 2.
Thực hành 2 trang 82 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số: trên [1; 2].
Lời giải:
Đặt
Với mọi x0 ∈ (1; 2), ta có:
Ta lại có:
;
.
Vậy hàm số liên tục trên [1; 2].
Vận dụng 1 trang 82 Toán 11 Tập 1: Tại một xưởng sản xuất bột đá thạch anh, giá bán (tính theo nghìn đồng) của x (kg) bột đá thạch anh được tính theo công thức sau:
(k là một hằng số).
a) Với k = 0, xét tính liên tục của hàm số P(x) trên (0; +∞).
b) Với giá trị nào của k thì hàm số P(x) liên tục trên (0; +∞)?
Lời giải:
a) Với k = 0, hàm số
+) Lấy x0 ∈ (0; 400) khi đó P(x) = 4,5x
Suy ra
Do đó P(x) liên tục trên (0; 400).
+) Tại x0 = 400, ta có:
.
.
Suy ra . Do đó không tồn tại .
Vì vậy hàm số không liên tục tại x = 400.
+) Lấy x0 ∈ (400; +∞) khi đó P(x) = 4x
Suy ra
Do đó P(x) liên tục trên (400; +∞) .
Vậy hàm số liên tục trên (0; 400) và (400; +∞).
b) Để hàm số P(x) liên tục trên (0; +∞) thì P(x) phải liên tục trên x0 = 400.
Do đó .
Vậy với k = 200 thì hàm số liên tục trên (0; +∞).
3. Tính liên tục của hàm số sơ cấp
Hoạt động khám phá 3 trang 82 Toán 11 Tập 1: Cho hai hàm số y = f(x) = và y = g(x) = .
a) Tìm tập xác định của mỗi hàm số đã cho.
b) Mỗi hàm số liên tục trên những khoảng nào? Giải thích.
Lời giải:
a) +) Xét hàm số: y = f(x) =
Điều kiện xác định của hàm số là x ≠ 1.
Vậy tập xác định của hàm số là: D = ℝ \ {1}.
+) Xét hàm số: y = g(x) =
Điều kiện xác định của hàm số là: 4 – x ≥ 0 ⇔ x ≤ 4.
Vậy tập xác định của hàm số là: D = (– ∞; 4].
b) +) Xét hàm số f(x):
Với x0 ∈ ( – ∞; 1) thì .
Suy ra hàm số f(x) liên tục trên (– ∞; 1).
Với x0 ∈ ( 1; + ∞) thì .
Suy ra hàm số f(x) liên tục trên (1; + ∞).
+) Xét hàm số g(x):
Với x0 ∈ (– ∞; 4) thì .
Tại x0 = 4 thì .
Vậy hàm số liên tục trên (– ∞; 4].
Thực hành 3 trang 83 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số .
Lời giải:
Đặt y = f(x) =
Tập xác định của hàm số D = (– ∞; 2) ∪ (2; +∞).
Với x0 ∈ ( – ∞; 2) thì
Suy ra hàm số liên tục trên ( – ∞; 2).
Với x0 ∈ ( 2; +∞) thì
Suy ra hàm số liên tục trên (2; +∞).
Thực hành 4 trang 83 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số f(x) = . Tìm a để hàm số y = f(x) liên tục trên ℝ.
Lời giải:
+) Với x ≠ 0 thì f(x) = liên tục trên (– ∞; 0) và (0; + ∞).
+) Với x = 0 thì
Ta có: và f(0) = a.
Để y = f(x) liên tục trên ℝ thì f(x) phải liên tục tại x = 0 do đó a = – 2.
Vận dụng 2 trang 83 Toán 11 Tập 1: Một hãng taxi đưa ra giá cước T(x) (đồng) khi đi quãng đường x (km) cho loại xe 4 chỗ như sau:
T(x) =
Xét tính liên tục của hàm số T(x).
Lời giải:
+) Với x0 ∈ (0; 0,7) hàm số f(x) = 10 000 là hàm đa thức nên liên tục trên (0; 0,7).
+) Với x0 ∈ (0,7; 20) hàm số f(x) = 10 000 + (x – 0,7).14 000 là hàm đa thức nên liên tục trên (0,7; 20).
+) Với x0 ∈ (20; +∞) hàm số f(x) = 280 200 + (x – 20).12 000 là hàm đa thức nên liên tục trên (20; +∞).
+) Tại x0 = 0,7 ta có:
;
[10 000 + (x-0,7).14 000] = 10 000.
Suy ra . Do đó tồn tại .
Mà f(0,7) = 10 000 nên = f(0,7) = 10000.
Vì vậy hàm số liên tục tại x0 = 0,7.
+) Tại x0 = 20 ta có:
[10 000 + (x-0,7).14 000] = 280 200.
[280 200+(x-20).12 000] = 280 200.
Suy ra . Do đó tồn tại .
Mà f(20) = 280 200 nên .
Vì vậy hàm số liên tục tại x = 20.
Vậy hàm số T(x) liên tục trên ℝ.
4. Tổng, hiệu, tích, thương của hàm số liên tục
Hoạt động khám phá 4 trang 83 Toán 11 Tập 1: Cho hai hàm số y = f(x) = và y = g(x) = . Hàm số y = f(x) + g(x) có liên tục tại x = 2 không? Giải thích.
Lời giải:
Xét hàm số y = h(x) = f(x) + g(x) = có tập xác định D = [4; +∞) \ {1}.
Tại x0 = 2 ∈ D thì = 3 = h(2).
Do đó hàm số liên tục tại x0 = 2.
Thực hành 5 trang 84 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số:
a) y = + 3 – x;
b) y = .cos x.
Lời giải:
a) Đặt y = f(x) = + 3 – x
Tập xác định của hàm số D = ℝ.
Khi đó .
Vậy hàm số liên tục trên ℝ.
b) Đặt y = g(x) = .cos x.
Tập xác định của hàm số D = ℝ\{0}.
Trên các khoảng (– ∞; 0) và (0; +∞) ta thấy hàm số và y = cos x liên tục.
Vậy hàm số đã cho liên tục trại mọi điểm x0 ≠ 0.
Vận dụng 3 trang 84 Toán 11 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường tròn (C) tâm O, bán kính bằng 1. Một đường thẳng d thay đổi, luôn vuông góc với trục hoành, cắt trục hoành tại điểm M có hoành độ x (– 1 < x < 1) và cắt đường tròn (C) tại các điểm N và P (xem Hình 6).
a) Viết biểu thức S(x) biểu thị diện tích của tam giác ONP.
b) Hàm số y = S(x) có liên tục trên (– 1; 1) không? Giải thích.
c) Tìm các giới hạn và .
Lời giải:
a) Xét tam giác OMN vuông tại M có:
MN =
Diện tích của tam giác ONP là:
S(x) = .NP.OM = .2..x = x
b) Trên (– 1; 1) hàm số y = xác định và liên tục và hàm số y = x liên tục.
Do đó hàm số S(x) liên tục trên (– 1; 1).
c) Ta có:
.
Bài tập
Bài 1 trang 84 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số sau:
a) f(x) = tại điểm x = 0;
b) f(x) = tại điểm x = 1.
Lời giải:
a) Tại x = 0, ta có:
;
.
Suy ra . Do đó
Mà f(0) = 02 + 1 = 1 nên .
Vậy hàm số đã cho liên tục tại điểm x = 0.
b) Tại x = 1 ta có:
;
.
Suy ra . Do đó không tồn tại .
Vậy hàm số không liên tục tại x = 1.
Bài 2 trang 84 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số f(x) = . Tìm a để hàm số f(x) liên tục trên ℝ.
Lời giải:
Ta có:
.
f(-2) = a.
Để hàm số f(x) liên tục trên ℝ thì hàm số liên tục tại x = – 2
= f(-2)
a = -4
Vậy a = – 4 thì hàm số đã cho liên tục trên ℝ.
Bài 3 trang 85 Toán 11 Tập 1: Xét tính liên tục của hàm số sau:
a) f(x) = ;
b) g(x) = ;
c) h(x) = cosx + tanx.
Lời giải:
a) Tập xác định của hàm số D = ℝ \ {– 2; 2}.
Hàm số f(x) = liên tục tại mọi điểm khác – 2 và 2.
b) Tập xác định của hàm số D = [– 2; 2].
Hàm số g(x) = liên tục trên [– 2; 2].
c) Tập xác định của hàm số: D = R\.
Hàm số y = cosx hoặc y = tanx đều liên tục trên các khoảng xác định của nó.
Vậy h(x) = cosx + tanx liên tục trên từng khoảng xác định.
Bài 4 trang 85 Toán 11 Tập 1: Cho hàm số f(x) = 2x – sinx, g(x) = . Xét tính liên tục của hàm số y = f(x).g(x) và y = .
Lời giải:
+) Xét hàm số y = f(x).g(x) có tập xác định D = [1; +∞).
Hàm số f(x) = 2x – sinx, g(x) = đều liên tục trên D.
Vậy hàm số y = f(x).g(x) liên tục trên D.
+) Xét hàm số y = có tập xác định D = (1; +∞).
Hàm số f(x) = 2x – sinx, g(x) = đều liên tục trên D.
Vậy hàm số y = liên tục trên D.
Bài 5 trang 85 Toán 11 Tập 1: Một bãi đậu xe ô tô đưa ra giá C(x) (đồng) khi thời gian đậu xe là x (giờ) như sau:
C(x) =
Xét tính liên tục của hàm số C(x).
Lời giải:
+) Với x ∈ (0; 2) ta có: C(x) = 60 000 nên hàm số liên tục trên (0; 2).
+) Với x ∈ (2; 4) ta có: C(x) = 100 000 nên hàm số liên tục trên (2; 4).
+) Với x ∈ (4; 24) ta có: C(x) = 200 000 nên hàm số liên tục trên (4; 24).
+) Tại x = 2 ta có: . Suy ra không tồn tại .
+) Tại x = 4 ta có: . Suy ra không tồn tại .
Bài 6 trang 85 Toán 11 Tập 1: Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên một đơn vị khối lượng ở khoảng cách r tính từ tâm của nó là F(r) = trong đó M là khối lượng, R là bán kính của Trái Đất, G là hằng số hấp dẫn. Hàm số F(r) có liên tục trên (0; +∞) không?
Lời giải:
+) Ta có: y = liên tục trên (0; R) và y = liên tục trên (R; + ∞).
+) Tại r = R, ta có:
Suy ra . Do đó
Mà nên
Suy ra hàm số liên tục tại x = R.
Vậy hàm số liên tục trên (0; +∞).
Xem thêm các bài giải SGK Toán lớp 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 2: Giới hạn của hàm số
Bài 3: Hàm số liên tục
Bài tập cuối chương 3
Bài 1: Điểm, đường thẳng và mặt phẳng trong không gian
Bài 2: Hai đường thẳng song song