Sách bài tập Toán 12 - Giải tích 12 nâng cao - Chương II - Bài 5, 6. Hàm số mũ , hàm số lôgarit và hàm số lũy thừa

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    Câu 2.66 trang 81 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Trong các hàm số sau đây, hãy chỉ ra hàm số nào là đồng biến, hàm số nào là nghịch biến trên tập xác định của nó ?
    a)
    \(y = {\left( {{e \over 2}} \right)^x}\)
    b) \(y = {\left( {{4 \over {\sqrt 5 + \sqrt 4 }}} \right)^x}\)
    c) \(y = {2^{ - x}}.{\left( {{1 \over {\sqrt 6 - \sqrt 5 }}} \right)^x}\)
    d) \({\left( {\sqrt {11} - \sqrt {10} } \right)^x}.{\left( {\sqrt {11} + \sqrt {10} } \right)^x}\)
    Giải
    a) Đồng biến
    b) Nghịch biến
    c) Đồng biến, vì
    \({2^{ - x}}.{\left( {{1 \over {\sqrt 6 - \sqrt 5 }}} \right)^x} = {\left( {{\sqrt 6 + \sqrt 5 } \over 2}\right)^x}\)\({{\sqrt 6 + \sqrt 5 } \over 2} > 1\)
    d) Không đồng biến, không nghịch biến mà là hàm số không đổi,
    \({\left( {\sqrt {11} - \sqrt {10} } \right)^x}.{\left( {\sqrt {11} + \sqrt {10} } \right)^x} = {\left( {11 - 10} \right)^x} = 1\)

    Câu 2.67 trang 81 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Tìm các giới hạn sau:
    a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{3x}} - 1} \over x}\)
    b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{2x}} - {e^{3x}}} \over {5x}}\)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 5} \left( {{2^x} - {3^x}} \right)\)
    d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left( {x{e^{{1 \over x}}} - x} \right)\)
    Giải
    a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{3x}} - 1} \over x}\)
    \( = 3.\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{3x}} - 1} \over {3x}} = 3.1 = 3\)
    b)
    \(\eqalign{ & \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{2x}} - {e^{3x}}} \over {5x}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \left( {{{{e^{2x }-1}} \over {5x}} - {{{e^{3x }-1}} \over {5x}}} \right) \cr& = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{2x }-1}} \over {2x}}.{2 \over 5} - \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{3x }-1}} \over {3x}}.{3 \over 5} \cr&= {2 \over 5} - {3 \over 5} = - {1 \over 5} \cr} \)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 5} \left( {{2^x} - {3^x}} \right)\)
    \( = {2^5} - {3^5} = - 211\)
    d)
    \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left( {x{e^{{1 \over x}}} - x} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {{{e^{{1 \over x} }-1}} \over {{1 \over x}}} = \mathop {\lim }\limits_{y \to 0^+ } {{{e^y} - 1} \over y} = 1\)

    Câu 2.70 trang 81 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Vẽ đồ thị các hàm số sau:
    a)
    \(y = {3^x}\)
    b)
    \(y = {\left( {{1 \over 3}} \right)^x}\)
    c) \(y = - {3^x}\)
    d)
    \(y = {3^{\left| x \right|}}\)
    Giải
    Hình 2.1
    01.png

    Câu 2.71 trang 82 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Cho 0 < a < 1. Với giá trị nào của x thì đồ thị của hàm số \(y = {a^x}\)
    a) Nằm ở phía trên đường thằng y = a ?
    b) Nằm ở phía dưới đường thằng y = a ?
    Giải
    a) \( {a^x}>a\)
    \(\Leftrightarrow x < 1 \) (vì 0 < a < 1)
    b) \( {a^x}<a\)
    \(\Leftrightarrow x > 1 \) (vì 0 < a < 1)

    Câu 2.72 trang 82 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Cũng câu hỏi tương tự như bài tập 2.71 với điều kiện a > 1.
    Giải
    a)\( {a^x}>a\)
    \(\Leftrightarrow x > 1 \) (vì a > 1)
    b)\( {a^x}<a\)
    \(\Leftrightarrow x < 1 \) (vì a > 1)

    Câu 2.73 trang 82 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Có thể nói gì về cơ số a, biết rằng :
    a)
    \({a^{{1 \over 2}}} > {a^{{2 \over 3}}}\)
    b)
    \({a^{{5 \over 4}}} > {a^{{7 \over 8}}}\)
    Giải
    a) 0 < a < 1
    b) a > 1

    Câu 2.74 trang 82 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Tính các giới hạn sau:
    a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 9} {\log _3}x\)
    b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {4x + 1} \right)} \over x}\)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {3x + 1} \right) - \ln \left( {2x + 1} \right)} \over x}\) d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + 3x} \right)} \over {\sin 2x}}\)
    Hướng dẫn: d) Vận dụng công thức \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\sin x} \over x} = 1\)
    Giải
    a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 9} {\log _3}x={\log _3}9 = 2\)
    b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {4x + 1} \right)} \over x}\)
    \(=\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} 4.{{\ln \left( {4x + 1} \right)} \over {4x}}=4.1=4\)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {3x + 1} \right) - \ln \left( {2x + 1} \right)} \over x} \)
    \(= \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {3x + 1} \right)} \over {3x}}.3 - \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {2x + 1} \right)} \over {2x}}.2 = 3 - 2 = 1\)
    d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + 3x} \right)} \over {\sin 2x}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{{\ln \left( {1 + 3x} \right)} \over {3x}}} \over {{{\sin 2x} \over {2x}}}}.{3 \over 2} = {{\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + 3x} \right)} \over {3x}}} \over {\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\sin 2x} \over {2x}}}}.{3 \over 2} = {3 \over 2}\)

    Câu 2.77 trang 82 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Trong các hàm số sau đây, hãy chỉ ra hàm số nào đồng biến, hàm số nào nghịch biến trên tập xác định của nó ?
    a)
    \(y = {\log _{\sqrt 3 }}x\)
    b)
    \(y = {\log _{{1 \over 3}}}x\)
    c) \(y = {\log _{{\pi \over 4}}}x\)
    d)
    \(y = {\log _a}x\) với \(a = {1 \over {5\left( {\sqrt 6 - \sqrt 5 } \right)}}\)
    Giải
    a) Đồng biến
    b) Nghịch biến
    c) Nghịch biến
    d) Nghịch biến vì \(a = {1 \over {5\left( {\sqrt 6 - \sqrt 5 } \right)}} = {{\sqrt 6 + \sqrt 5 } \over 5} < 1\)

    Câu 2.78 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Vẽ đồ thị các hàm số sau:
    a)
    \(y = {\log _2}x\)
    b)
    \(y = {\log _{{1 \over 2}}}x\)
    c) \(y = \left| {{{\log }_2}x} \right|\)
    d)
    \(y = {\log _2}\left( {x + 1} \right)\)
    Giải
    Hình 2.2
    02.png

    Câu 2.79 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Tính giá trị gắn đúng của đạo hàm của mỗi hàm số sau tại điểm đã chỉ ra (chính xác đến hàng phần nghìn):
    a)
    \(y = {\log _2}\cos x\) tại \(x = {\pi \over 6}\)
    b) \(y = {{{3^x}} \over {{x^5}}}\) tại x = 1
    c)
    \(y = {\log _x}2\) tại x = 5
    Giải
    a) \(y' = {{ - \tan x} \over {\ln 2}};y'\left( {{\pi \over 6}} \right) = {{ - \tan {\pi \over 6}} \over {\ln 2}} \approx - 0,833\)
    b) \(y' = {{{3^x}\left( {x\ln 3 - 5} \right)} \over {{x^6}}};y'\left( 1 \right) = 3\ln 3 - 5.3 \approx - 11,704\)
    c) \(y' = {1 \over {x\ln 2{{\left( {{{\log }_2}x} \right)}^2}}};\)
    \(y'(5) = {1 \over {5\ln 2{{\left( {{{\log }_2}5} \right)}^2}}} = - {{\ln 2} \over {5.{{\left( {\ln 5} \right)}^2}}} \approx - 0,054\)

    Câu 2.80 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Chứng minh rằng đồ thị của hai hàm số \(y = {a^x}\)\(y = - {\log _a}\left( { - x} \right)\) đối xứng với nhau qua đường thẳng \(y = -x\).
    Giải
    Gọi \(\left( {{G_1}} \right)\) và \(\left( {{G_2}} \right)\) lần lượt là đồ thị của các hàm số \(y = {a^x}\) và \(y = - {\log _a}\left( { - x} \right)\).
    \(M\left( {{x_0};{y_0}} \right)\) là một điểm bất kì. Khi đó điểm đối xứng với M qua đường thẳng \(y = - x\) là \(M'\left( { - {y_0};{x_0}} \right)\). Ta có
    \(M \in \left( {{G_1}} \right) \Leftrightarrow {y_0} = {a^{{x_0}}} \Leftrightarrow {x_0} = {\log _a}{y_0} \)
    \(\Leftrightarrow - {x_0} = - \log \left[ { - \left( { - {y_0}} \right)} \right] \Leftrightarrow M' \in \left( {{G_2}} \right)\)
    Điều đó chứng tỏ \(\left( {{G_1}} \right)\) và \(\left( {{G_2}} \right)\) đối xứng với nhau qua đường thẳng \(y = - x\).

    Câu 2.81 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Với giá trị nào của x thì đồ thị của hàm số \(y = {\log _2}x\)
    a) Nằm ở phía trên đường thẳng y = 2 ?
    b) Nằm ở phía dưới đường thẳng y = 1 ?

    Giải
    a) \({\log _2}x > 2 \Leftrightarrow x > {2^2} = 4\)
    b) \({\log _2}x < 1 \Leftrightarrow x < 2\)

    Câu 2.82 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao
    Với giá trị nào của x thì đồ thị của hàm số \(y = {\left( {0,5} \right)^x}\)
    a) Nằm ở phía trên đường thằng y = 4 ?
    b) Nằm ở phía dưới đường thằng
    \(y = {1 \over 4}\) ?
    Giải
    a) \({\left( {0,5} \right)^x} > 4 \Leftrightarrow {\left( {{1 \over 2}} \right)^x} > {\left( {{1 \over 2}} \right)^{ - 2}} \Leftrightarrow x < - 2\)
    b) \({\left( {0,5} \right)^x} < {1 \over 4} \Leftrightarrow {\left( {{1 \over 2}} \right)^x} < {\left( {{1 \over 2}} \right)^2} \Leftrightarrow x > 2\)

    Câu 2.84 trang 83 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    a) \(y = {x^3}\)
    b)
    \(y = {x^4}\)
    c)
    \(y = \sqrt x \)
    Giải
    h.2.3
    03.png

    Câu 2.85 trang 84 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    a) Chứng minh rằng hàm số \(y = {{{2^x} - {2^{ - x}}} \over 3}\) đồng biến trên R
    b) Chứng minh rằng hàm số
    \(y = {\log _{{1 \over 2}}}x - {\log _{{1 \over 2}}}\left( {x + 1} \right)\) nghịch biến trên tập các số thực dương.
    Giải
    a) Với \({x_1},{x_2}\) bất kì thuộc R ta có
    \({y_1} - {y_2} = {{{2^{{x_1}}} - {2^{ - {x_1}}}} \over 3} - {{{2^{{x_2}}} - {2^{ - {x_2}}}} \over 3} = {{{2^{{x_1}}} - {2^{{x_2}}}} \over 3} + {{{2^{ - {x_2}}} - {2^{ - {x_1}}}} \over 3}\)
    Vì hàm số \(y = {2^x}\) đồng biến trên R ,nên \({{{2^{{x_1}}} - {2^{{x_2}}}} \over 3} < 0;{{{2^{ - {x_2}}} - {2^{ - {x_1}}}} \over 3} < 0\)
    Do đó \({y_1} - {y_2} < 0\) , tức là \({y_1} < {y_2}\).
    Vậy hàm số \(y = {{{2^x} - {2^{ - x}}} \over 3}\) đồng biến trên R.
    b) Cách làm tương tự câu a) với lưu ý hàm số \(y = {\log _{{1 \over 2}}}x\) nghịch biến trên tập các số thực dương.

    Câu 2.86 trang 84 sách bài tập Giải tích 12 Nâng cao.
    Tìm các giới hạn sau:
    a)
    \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{5x + 3}} - {e^3}} \over {2x}}\) b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^x} - 1} \over {\sqrt {x + 1} - 1}}\)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + {x^3}} \right)} \over {2x}}\) d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + 2x} \right)} \over {\tan x}}\)
    Giải
    a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^3}\left( {{e^{5x}} - 1} \right)} \over {5x}}.{5 \over 2} = {5 \over 2}{e^3}\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^{5x}} - 1} \over {5x}} = {5 \over 2}{e^3}\)
    b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^x} - 1} \over {\sqrt {x + 1} - 1}}\)
    \(=\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^x} - 1} \over {\sqrt {x + 1} - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{({e^x} - 1)(\sqrt {x + 1} + 1)} \over x}\)
    \( = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{e^x} - 1} \over x}.(\sqrt {x + 1} + 1) = 2\)
    c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + {x^3}} \right)} \over {2x}}\)
    \(=\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {{x^3} + 1} \right)} \over {{x^3}}} \cdot {1 \over 2}{x^2} = 1.0 = 0\)

    d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{\ln \left( {1 + 2x} \right)} \over {\tan x}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {{{{\ln \left( {1 + 2x} \right)} \over {2x}}} \over {{{\tan x} \over x}}}.2 = {1 \over 1}.2 = 2\)