Bài 4. Đường tiệm cận
Tìm hiểu về đường tiệm cận đứng và tiệm cận ngang của đồ thị hàm số. Ứng dụng vào khảo sát hàm số.
Lý thuyết
1 1. Đường tiệm cận ngang
Định nghĩa
Đường thẳng $y = y_0$ được gọi là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số $y = f(x)$ nếu thỏa mãn một trong các điều kiện:
- $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = y_0$
- $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = y_0$
Ý nghĩa hình học
Khi $x$ tiến ra vô cực (về phía dương hoặc âm), đồ thị hàm số tiến gần đến đường thẳng $y = y_0$ nhưng không cắt (hoặc cắt tại hữu hạn điểm).
Chú ý
- Đồ thị hàm số có thể có 0, 1 hoặc 2 tiệm cận ngang
- Nếu $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x) = \lim\limits_{x \to -\infty} f(x) = y_0$ thì chỉ có 1 TCN: $y = y_0$
- Nếu hai giới hạn khác nhau thì có 2 TCN
2 2. Đường tiệm cận đứng
Định nghĩa
Đường thẳng $x = x_0$ được gọi là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số $y = f(x)$ nếu thỏa mãn một trong các điều kiện:
- $\lim\limits_{x \to x_0^+} f(x) = +\infty$ hoặc $-\infty$
- $\lim\limits_{x \to x_0^-} f(x) = +\infty$ hoặc $-\infty$
Ý nghĩa hình học
Khi $x$ tiến gần đến $x_0$, đồ thị hàm số tiến ra vô cực (lên trên hoặc xuống dưới).
Cách tìm nhanh
Với hàm phân thức $y = \dfrac{P(x)}{Q(x)}$:
- Nếu $Q(x_0) = 0$ và $P(x_0) \neq 0$ thì $x = x_0$ là tiệm cận đứng
- Rút gọn phân thức trước khi tìm TCĐ
3 3. Quy trình tìm tiệm cận
Tìm tiệm cận ngang
- Tính $\lim\limits_{x \to +\infty} f(x)$
- Tính $\lim\limits_{x \to -\infty} f(x)$
- Nếu giới hạn bằng một số $y_0$ thì $y = y_0$ là TCN
Tìm tiệm cận đứng
- Tìm các điểm $x_0$ mà $f(x)$ không xác định
- Tính $\lim\limits_{x \to x_0^+} f(x)$ và $\lim\limits_{x \to x_0^-} f(x)$
- Nếu một trong hai giới hạn bằng $\pm \infty$ thì $x = x_0$ là TCĐ
4 4. Các dạng hàm số thường gặp
Hàm phân thức hữu tỉ: $y = \dfrac{ax + b}{cx + d}$ $(c \neq 0, ad \neq bc)$
- TCĐ: $x = -\dfrac{d}{c}$ (nghiệm của mẫu)
- TCN: $y = \dfrac{a}{c}$ (tỉ số hệ số bậc cao nhất)
Hàm bậc nhất trên bậc hai: $y = \dfrac{ax + b}{cx^2 + dx + e}$
- TCĐ: Nghiệm của $cx^2 + dx + e = 0$ (nếu tử $\neq 0$ tại nghiệm đó)
- TCN: $y = 0$ (vì bậc tử < bậc mẫu)
Hàm bậc hai trên bậc nhất: $y = \dfrac{ax^2 + bx + c}{dx + e}$
- TCĐ: $x = -\dfrac{e}{d}$
- TCN: Không có (vì bậc tử > bậc mẫu)
- Có tiệm cận xiên $y = mx + n$ (nâng cao)
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tìm tiệm cận của hàm phân thức
Phương pháp giải
Hàm $y = \dfrac{ax + b}{cx + d}$:
- TCĐ: $x = -\dfrac{d}{c}$
- TCN: $y = \dfrac{a}{c}$
Hàm tổng quát:
- Rút gọn phân thức (nếu có)
- Tìm nghiệm mẫu → TCĐ
- Tính giới hạn vô cực → TCN
Ví dụ minh họa
Giải:
Tiệm cận đứng:
Mẫu bằng 0: $x - 3 = 0 \Leftrightarrow x = 3$
Kiểm tra: Tử số tại $x = 3$: $2(3) + 1 = 7 \neq 0$
Vậy $x = 3$ là tiệm cận đứng
Tiệm cận ngang:
$\lim\limits_{x \to \pm\infty} \dfrac{2x + 1}{x - 3} = \lim\limits_{x \to \pm\infty} \dfrac{2 + \frac{1}{x}}{1 - \frac{3}{x}} = 2$
Vậy $y = 2$ là tiệm cận ngang
Giải:
Rút gọn:
$y = \dfrac{(x-2)(x+2)}{x+2} = x - 2$ với $x \neq -2$
Hàm số này là hàm bậc nhất (trừ điểm $x = -2$)
Kết luận:
- Không có tiệm cận đứng (vì đã rút gọn)
- Không có tiệm cận ngang (vì là hàm bậc nhất)
Lưu ý: Đồ thị là đường thẳng $y = x - 2$ bị "thủng" tại điểm $(-2, -4)$
2 Dạng 2: Đếm số tiệm cận
Phương pháp giải
- Tìm tất cả TCĐ (đếm số nghiệm của mẫu thỏa mãn)
- Tìm TCN (tính 2 giới hạn vô cực, nếu bằng nhau → 1 TCN, khác nhau → 2 TCN)
- Tổng số tiệm cận = số TCĐ + số TCN
Ví dụ minh họa
Giải:
Tiệm cận đứng:
$x^2 - 4 = 0 \Leftrightarrow x = \pm 2$
Tử số tại $x = 2$: $2 + 1 = 3 \neq 0$ → $x = 2$ là TCĐ
Tử số tại $x = -2$: $-2 + 1 = -1 \neq 0$ → $x = -2$ là TCĐ
Vậy có 2 tiệm cận đứng
Tiệm cận ngang:
$\lim\limits_{x \to \pm\infty} \dfrac{x + 1}{x^2 - 4} = 0$ (vì bậc tử < bậc mẫu)
Vậy có 1 tiệm cận ngang $y = 0$
Kết luận: Tổng cộng có 3 tiệm cận
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 10 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay