Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau: a) f (x) = 1/ ( -x - 5 )

Bài 4 trang 46 SBT Toán 10 Tập 1: Tìm khoảng đồng biến, nghịch biến của các hàm số sau:

a) $f\left(x\right)=\frac{1}{-x-5}$;

b) f(x) = |3x – 1|.

Trả lời

a) Tập xác định của hàm số là: D = ℝ \ {– 5}.

+ Xét khoảng (– ∞; – 5):

Lấy hai số x₁, x₂ tùy ý thuộc (– ∞; – 5) sao cho x₁ < x₂.

Ta có: $f\left(x_1\right)-f\left(x_2\right)=\frac{1}{-x_1-5}-\frac{1}{-x_2-5}$$=\frac{-x_2-5-\left(-x_1-5\right)}{\left(-x_1-5\right)\left(-x_2-5\right)}$$=\frac{x_1-x_2}{\left(x_1+5\right)\left(x_2+5\right)}$.

Vì x₁, x₂ ∈ (– ∞; – 5) nên x₁ + 5 < 0 và x₂ + 5 < 0.

Lại có: x₁ < x₂ nên x₁ – x₂ < 0.

Do đó, f(x₁) – f(x₂) $=\frac{x_1-x_2}{\left(x_1+5\right)\left(x_2+5\right)}$ < 0 hay f(x₁) < f(x₂).

Vậy hàm số đồng biến trên khoảng (– ∞; – 5). (1)

+ Xét khoảng (– 5; + ∞):

Lấy hai số x₃, x₄ tùy ý thuộc (– 5; + ∞) sao cho x₃ < x₄.

Ta có: $f\left(x_3\right)-f\left(x_4\right)=\frac{1}{-x_3-5}-\frac{1}{-x_4-5}$$=\frac{-x_4-5-\left(-x_3-5\right)}{\left(-x_3-5\right)\left(-x_4-5\right)}$$=\frac{x_3-x_4}{\left(x_3+5\right)\left(x_4+5\right)}$.

Vì x₃, x₄ ∈ (– 5; + ∞) nên x₃ + 5 > 0 và x₄ + 5 > 0.

Lại có: x₃ < x₄ nên x₃ – x₄ < 0.

Do đó, f(x₃) – f(x₄) $=\frac{x_3-x_4}{\left(x_3+5\right)\left(x_4+5\right)}$ < 0 hay f(x₁) < f(x₂).

Vậy hàm số đồng biến trên khoảng (– 5; + ∞). (2)

Từ (1) và (2) suy ra hàm số đã cho đồng biến trên các khoảng (– ∞; – 5) và (– 5; + ∞).

b) Với 3x – 1 ≥ 0 hay x ≥ $\frac{1}{3}$, ta có: |3x – 1| = 3x – 1.

Với 3x – 1 < 0 hay x < $\frac{1}{3}$, ta có: |3x – 1| = – (3x – 1) = – 3x + 1.

Khi đó ta có: $f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{l}3x-1khix\ge \frac{1}{3}\\ -3x+1khix<\frac{1}{3}\end{array}\right.$.

Ta xét sự đồng biến, nghịch biến của hàm số g(x) = 3x – 1 trên khoảng $\left(\frac{1}{3};+\infty \right)$ và của hàm số h(x) = – 3x + 1 trên khoảng $\left(-\infty ;\frac{1}{3}\right)$.

+ Lấy hai số x₁, x₂ tùy ý thuộc khoảng $\left(\frac{1}{3};+\infty \right)$ sao cho x₁ < x­₂:

Ta có: f(x₁) – f(x₂) = (3x₁ – 1) – (3x₂ – 1) = 3(x₁ – x₂) < 0 (do x₁ < x₂ nên x₁ – x₂ < 0).

Suy ra f(x₁) < f(x₂).

Vậy hàm số g(x) đồng biến trên $\left(\frac{1}{3};+\infty \right)$ hay f(x) đồng biến trên $\left(\frac{1}{3};+\infty \right)$. (1)

+ Lấy hai số x₃, x₄ tùy ý thuộc khoảng $\left(-\infty ;\frac{1}{3}\right)$ sao cho x₃ < x₄:

Ta có: f(x₃) – f(x₄) = (– 3x₃ + 1) – (– 3x₄ + 1) = 3(x₄ – x₃) > 0 (do x₃ < x₄ nên x₄ – x₃ > 0).

Suy ra f(x₃) > f(x₄).

Vậy hàm số h(x) nghịch biến trên $\left(-\infty ;\frac{1}{3}\right)$ hay f(x) nghịch biến khoảng $\left(-\infty ;\frac{1}{3}\right)$. (2)

Từ (1) và (2) suy ra hàm số f(x) nghịch biến trên khoảng $\left(-\infty ;\frac{1}{3}\right)$ và đồng biến trên khoảng $\left(\frac{1}{3};+\infty \right)$.

Xem thêm các bài giải SBT Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 2: Hệ bất phương trình bậc nhất hai ẩn

Bài tập cuối chương 2

Bài 1: Hàm số và đồ thị

Bài 2: Hàm số bậc hai

Bài tập cuối chương 3

Bài 1: Giá trị lượng giác của  góc từ 0° đến 180°