Bài 1. Hàm số và đồ thị

Chương III. Hàm số và đồ thị

1. Hàm số

Định nghĩa

• Cho tập hợp khác rỗng D ⊂ ℝ. Nếu với mỗi giá trị x ∈ D có một và chỉ một giá trị y ∈ ℝ thì ta có một hàm số, kí hiệu y = f(x), x ∈ D.

Ta gọi: xbiến sốyhàm số của x, tập hợp Dtập xác định của hàm số.

• Cho hàm số y = f(x) với tập xác định D. Khi biến x thay đổi trong tập D thì tập hợp các giá trị y tương ứng gọi là tập xác định của hàm số.

Cách cho hàm số

• Các hàm số: y = 2x + 1 ; y = $\sqrt{x-2}$ ; ... là hàm số cho bằng một công thức (hoặc hàm số cho bằng biểu thức).

Tập xác định của hàm số y = f(x) là tập hợp tất cả các số thực x sao cho biểu thức f(x) có nghĩa.

• Cho hàm số: $f(x)=\left\{\begin{matrix}-1 nếu x<0\\0 nếu x=0\\1 nếu x>0\end{matrix}\right.$ là hàm số cho bằng nhiều công thức.

• Trong thực tiễn, có những tình huống dẫn tới hàm số không thể cho bằng công thức (hoặc nhiều công thức).

(Bạn đọc thêm nội dung này ở mục I.2.c trong sách Toán 10 Cách Diều - tập một - trang 33)

 

Ví dụ

1) Trong y học một người cân nặng 60 kg chạy với tốc độ 6,5 km/h thì lượng calo tiêu thụ được tính theo công thức: c = 4,7t (Nguồn: https://irace.vn), trong đó thời gian t được tính theo phút. Hỏi c có phải là hàm số của t không? Vì sao?

Giải

c là hàm số của t vì mỗi giá trị của t chỉ có đúng một giá trị tương ứng của c.

 

2) Tìm tập xác định của hàm số: $y=\frac{\sqrt{x+2}}{x-3}$.

Giải

Biểu thức $\frac{\sqrt{x+2}}{x-3}$ có nghĩa khi $\left\{\begin{matrix}x+2≥0\\x-3≠0\end{matrix}\right.⇔\left\{\begin{matrix}x≥-2\\x≠3\end{matrix}\right.$

Vậy tập xác định của hàm số đã cho là D = [-2 ; +∞) \ { 3 }.

 

3) Cho hàm số: $f(x)=\left\{\begin{matrix}-x nếu x<0\\x nếu x>0.\end{matrix}\right.$

a) Tìm tập xác định của hàm số trên. 

b) Tính giá trị của hàm số khi x = -1; x = 2 022.

Giải

a) Hàm số y có nghĩa khi x < 0, x > 0 nên tập xác định của hàm số là D = ℝ \ { 0 }.

b) Với x = -1 < 0 thì y = -x = -(-1) = 1, nên f(-1) = 1.

Với x = 2 022 > 0 thì y = x = 2 022, nên f(2 022) = 2 022.

2. Đồ thị của hàm số

• Đồ thị của hàm số y = f(x) xác định trên tập hợp D là tập hợp các điểm M(x ; f(x) ) trong mặt phẳng tọa độ Oxy với ∀x ∈ D.

• Gọi (C) là đồ thị của hàm số y = f(x), x ∈ D. Ta có:

Điểm M(a ; b) ∈ (C) ⇔ $\left\{\begin{matrix}a∈D\\b=f(a).\end{matrix}\right.$.

Điểm M(a ; b) ∉ (C) ⇔ a ∉ D hoặc b ≠ f(a).

Ví dụ

Cho hàm số y = $\frac{1}{x}$ và ba điểm M(-1 ; -1), N(0 ; 2), P(2 ; 1). Điểm nào thuộc đồ thị hàm số trên? Điểm nào không thuộc đồ thị hàm số trên?

Giải

Hàm số y = $\frac{1}{x}$ có tập xác định D = ℝ \ { 0 }.

• Xét M(-1 ; -1), ta có: -1 ∈ D và f(-1) = $\frac{1}{-1}$ = -1. Vì -1 = f(-1) nên M thuộc đồ thị hàm số.

• Xét N(0 ; 2), ta có: 0 ∉ D nên N không thuộc đồ thị hàm số.

• Xét P(2 ; 1), ta có: 2 ∈ D và f(2) = $\frac{1}{2}$. Vì 1 ≠ f(2) nên P không thuộc đồ thị hàm số.

3. Sự biến thiên của hàm số

Cho hàm số y = f(x) có tập xác định D = (a ; b).

• Hàm số y = f(x) gọi là đồng biến trên D nếu ∀x1, x2 ∈ D, x1 < x2 ⇒ f(x1) < f(x2).

• Hàm số y = f(x) gọi là nghịch biến trên D nếu ∀x1, x2 ∈ D, x1 < x2 ⇒ f(x1) > f(x2).

Mô tả hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến bằng đồ thị

Xét theo chiều tăng của biến số (nghĩa là chiều từ trái sang phải trên trục hoành Ox của mặt phẳng tọa độ Oxy):

• Hàm số đồng biến trên khoảng (a ; b) khi và chỉ khi đồ thị hàm số "đi lên" trên khoảng đó.

• Hàm số nghịch biến trên khoảng (a ; b) khi và chỉ khi đồ thị hàm số "đi xuống" trên khoảng đó.

Ví dụ

Xét sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số y = 6x2

Giải

Hàm số y = 6x2 có tập xác định D = ℝ.

• Xét hai số bất kì x1, x2 ∈ (0 ; +∞) sao cho x1 < x2.

Ta có, 0 < x1 < x2 ⇒ 6x12 < 6x22 hay f(x1) < f(x2). Vậy hàm số đồng biến trên (0 ; +∞).

• Xét hai số bất kì x1, x2 ∈ (-∞ ; 0) sao cho x1 < x2.

Ta có, x1 < x2 < 0 ⇒ 6x12 > 6x22 hay f(x1) > f(x2). Vậy hàm số nghịch biến trên (-∞ ; 0).

♦ Bảng biến thiên của hàm số y = 6x2 :

x y +∞ 0 -∞ +∞ +∞ 0

(Dấu → đi xuống từ +∞ đến 0 diễn tả hàm số nghịch biến trên (-∞ ; 0). Dấu → đi lên từ 0 đến +∞ diễn tả hàm số đồng biến trên (0 ; +∞) )

Nhận xét: Xét sự biến thiên của một hàm số là tìm các khoảng hàm số đồng biến và các khoảng hàm số nghịch biến. Kết quả xét sự biến thiên được tổng kết trong một bảng biến thiên.

♦ Đồ thị của hàm số y = 6x2 :

Bảng giá trị:

x -1 -0,5 0 0,5 1
y 6 1,5 0 1,5 6

4 6 2 -1 1 2 3 x y -3 -2 -1 O

(Khi giá trị x tăng từ -∞ đến 0, ta thấy nhánh đồ thị đi xuống, khi giá trị x tăng từ 0 đến +∞, ta thấy nhánh đồ thị đi lên)


Xem thêm các bài học khác :

Chương III. Hàm số và đồ thị

Bài 1. Hàm số và đồ thị
Bài 2. Hàm số bậc hai. Đồ thị hàm số bậc hai và ứng dụng
Bài 3. Dấu của tam thức bậc hai
Bài 4. Bất phương trình bậc hai một ẩn
Bài 5. Hai dạng phương trình quy về phương trình bậc hai
Ôn tập chương III. Hàm số và đồ thị