Bài 6 trang 160 SGK Đại số 10

Đề bài

a) Xét dấu biểu thức: \(f(x) = 2x(x+2) – (x+2)(x+1).\)

b) Lập bảng biến thiên và vẽ trong cùng một hệ tọa độ vuông góc các đồ thị của các hàm số sau

\(y = 2x(x+2) (C_1)\) và \(y = (x+2)(x+1) (C_2).\)

Tính tọa độ các giao điểm \(A\) và \(B\) của \((C_1)\) và \((C_2)\)

c) Tính các hệ số \(a, b, c\) để hàm số \(y = ax^2+ bx + c\) có giá trị lớn nhất bằng \(8\) và đồ thị của nó đi qua \(A\) và \(B\).

Hướng dẫn giải

a)

\(\begin{array}{l}
f\left( x \right) = 2x\left( {x + 2} \right) - \left( {x + 2} \right)\left( {x + 1} \right)\\
= \left( {x + 2} \right)\left( {2x - x - 1} \right) \\= \left( {x + 2} \right)\left( {x - 1} \right).
\end{array}\)

Khi đó: 

\(\begin{array}{l}
f\left( x \right) \ge 0 \Leftrightarrow \left( {x + 2} \right)\left( {x - 1} \right) \ge 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
x + 2 \ge 0\\
x - 1 \ge 0
\end{array} \right.\\
\left\{ \begin{array}{l}
x + 2 \le 0\\
x - 1 \le 0
\end{array} \right.
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
x \ge - 2\\
x \ge 1
\end{array} \right.\\
\left\{ \begin{array}{l}
x \le - 2\\
x \le 1
\end{array} \right.
\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x \ge 1\\
x \le - 2
\end{array} \right..
\end{array}\) 

\(\begin{array}{l}
f\left( x \right) < 0 \Leftrightarrow \left( {x + 2} \right)\left( {x - 1} \right) < 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
x + 2 > 0\\
x - 1 < 0
\end{array} \right.\\
\left\{ \begin{array}{l}
x + 2 < 0\\
x - 1 > 0
\end{array} \right.
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
x > - 2\\
x < 1
\end{array} \right.\\
\left\{ \begin{array}{l}
x < - 2\\
x > 1
\end{array} \right.
\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow - 2 < x < 1.
\end{array}\)

Vậy \(f\left( x \right) \ge 0\) khi \(x \in \left( {0;\; - 2} \right] \cup \left[ {1; + \infty } \right).\)

\(f(x) < 0\) khi \(x \in \left( { - 2;\;1} \right).\)

b) Hàm số: \(y = 2x\left( {x + 2} \right) = 2{x^2} + 4x.\)

+) Tập xác định: R.

+) Đỉnh: \(\left( { - 1;\; - 2} \right).\)

+) Giao điểm của đồ thị hàm số với các trục tọa độ: \(\left( { - 2;\;0} \right),\;\left( {0;\;0} \right).\)

Ta có bảng biến thiên:

+) Xét hàm số \(y = \left( {x + 2} \right)\left( {x + 1} \right) = {x^2} + 3x + 2.\)

Bảng biến thiên

Đồ thị (C₁) và (C₂)

Hoành độ các giao điểm \(A\) và \(B\) của (C₁) và (C₂) là nghiệm của phương trình \(f(x) = 0  ⇔ x_1= -2, x_2= 1\)

\(⇔ A(-2; 0) , B(1; 6)\)

c) Theo đề bài ta có đồ thị hàm số \(y = a{x^2} + bx + c\) đi qua A và B nên:

\(\left\{ \begin{array}{l}4x - 2b + c = 0\\a + b + c = 6\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = b - 2\\c = 8 - 2b\end{array} \right.\;\;\;\;\left( 1 \right).\)

Để hàm số \(y = a{x^2} + bx + c\) đạt giá trị lớn nhất bằng 8 thì:

\(\left\{ \begin{array}{l}a < 0\\\frac{{ - \Delta }}{{4a}} = 8\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a < 0\\\frac{{4ac - {b^2}}}{{4a}} = 8\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a < 0\\4ac - {b^2} = 32b\;\;\;\left( 2 \right)\end{array} \right.\)

Thay (1) vào (2) ta có:

+) Với \(b = 0\) ta có: \(a =  - 2,\;\;c = 8 \Rightarrow y =  - 2{x^2} + 8.\)

+) Với \(b = \frac{{16}}{9}\) thì \(a =  - \frac{2}{9},\;\;c = \frac{{40}}{9}\)\( \Rightarrow y =  - \frac{2}{9}{x^2} + \frac{{16}}{9}x + \frac{{40}}{9}.\)