Bài 79 trang 62 SGK giải tích 12 nâng cao, Cho hàm số Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số. b) Tiếp tuyến của đường cong...

Bài 79. Cho hàm số : \(y = f\left( x \right) = x + {1 \over x}\)
a) Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số.
b) Tiếp tuyến của đường cong (C) tại điểm \(M\left( {{x_o};f\left( {{x_o}} \right)} \right)\) cắt tiệm cận đứng và tiệm cận xiên tại hai điểm A và B. Chứng minh rằng M là trung điểm của đoạn thẳng AB và tam giác OAB có diện tích không phụ thuộc vào vị trí điểm M trên đường cong (C).

a) 

Tập xác định: \(D = R\backslash \left\{ 0 \right\}\)

\(\eqalign{
& y’ = 1 – {1 \over {{x^2}}} = {{{x^2} – 1} \over {{x^2}}} \cr 
& y’ = 0 \Leftrightarrow x = \pm 1 \cr} \)

Hàm số đồng biến trên khoảng: \(\left( { – \infty ; – 1} \right)\left( {1; + \infty } \right)\)

Hàm số nghịch biến trên khoảng: \(\left( { – 1;0} \right)\left( {0;1} \right)\)

+) Cực trị:

 Hàm số đạt cực đại tại: \(x=-1 ; y(-1)= -2\)

Hàm số đạt cực tiểu tại: \(x=1;y(1)=2\)

+) Giới hạn:

\(\mathop {\lim y}\limits_{x \to {0^ – }}  =  – \infty ;\mathop {\lim y}\limits_{x \to {0^ + }}  =  + \infty \)

Tiệm cận đứng: \(x=0\)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  \pm \infty } y =  \pm \infty \)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } (y – x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } {1 \over x} = 0\)

Tiệm cận xiên: \(y=x\)

Bảng biến thiên:

Đồ thị:

b) Tiệm cận đứng x = 0; Tiệm cận xiên y = x.
Ta có \(f\left( x \right) = 1 – {1 \over {{x^2}}}\). Phương trình tiếp tuyến của đường cong (C) tại điểm \(M\left( {{x_o};f\left( {{x_o}} \right)} \right)\) là \(y = \left( {1 – {1 \over {x_o^2}}} \right)\left( {x – {x_o}} \right) + {x_o} + {1 \over {{x_o}}}\)

Thay x = 0 vào phương trình trên, ta được tung độ của điểm A:

\({y_A} = \left( {1 – {1 \over {x_o^2}}} \right)\left( { – {x_o}} \right) + {x_o} + {1 \over {{x_o}}} = {2 \over {{x_o}}}\). Vậy \(A\left( {0;{2 \over {{x_o}}}} \right)\)

Hoành độ của điểm B là nghiệm của phương trình

\(\left( {1 – {1 \over {x_o^2}}} \right)\left( {x – {x_o}} \right) + {x_o} + {1 \over {{x_o}}} = x \Leftrightarrow  – {x \over {{x_o}}} + {2 \over {{x_o}}} = 0 \Leftrightarrow x = 2{x_o}\)

\({x_B} = 2{x_o}\). Vậy \(B\left( {2{x_o};2{x_o}} \right)\)

Ta có: \({x_M} = {x_o} = {{0 + 2{x_o}} \over 2} = {{{x_A} + {x_B}} \over 2}\)

Vì ba điểm A, M, B thẳng hàng nên từ đó suy ra rằng M là trung điểm của đoạn thẳng AB.
Diện tích tam giác OAB là

\(S = {1 \over 2}\left| {{y_A}} \right|\left| {{y_B}} \right| = {1 \over 2}\left| {{2 \over {{x_o}}}} \right|\left| {2{x_o} } \right|=2\,\,\,\forall {x_o} \ne 0\)