Môn Toán - Lớp 12
40 bài tập trắc nghiệm sự đồng biến nghịch biến của hàm số mức độ vận dụng, vận dụng cao
Câu hỏi
Cho hàm số \(y=f\left( x \right)\) có đạo hàm trên \(\mathbb{R}.\) Đường cong trong hình vẽ bên là đồ thị của hàm số \(y=f'\left( x \right),\) (\(y=f'\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) ). Xét hàm số \(g\left( x \right)=f\left( {{x}^{2}}-2 \right).\) Mệnh đề nào dưới đây sai?
- A Hàm số \(g\left( x \right)\) nghịch biến trên \(\left( -\infty ;-2 \right).\)
- B Hàm số \(g\left( x \right)\) đồng biến trên \(\left( 2;+\infty \right).\)
- C Hàm số \(g\left( x \right)\) nghịch biến trên \( (-1; 0) \).
- D Hàm số \(g\left( x \right)\) nghịch biến trên \(\left( 0;2 \right).\)
Phương pháp giải:
Sử dụng tính chất hàm số \(g\) đồng biến ( tương ứng nghịch biến) trên \(D\) khi \(g'\left( x \right)\ge 0,\,\,\forall x\in D\) (tương ứng \(g'\left( x \right)\ge 0,\,\,\forall x\in D\)).
Lời giải chi tiết:
Quan sát đồ thị hàm số ta thấy \(f'\left( x \right) < 0 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x < 2\\x \ne - 1\end{array} \right.,\,\,f'\left( x \right) > 0 \Leftrightarrow x > 2.\)
Ta có \(g'\left( x \right)=2xf'\left( {{x}^{2}}-2 \right).\)
Hàm số \(g\left( x \right)\) đồng biến khi và chỉ khi
\(g'\left( x \right) > 0 \Leftrightarrow xf'\left( {{x^2} - 2} \right) > 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}x > 0\\f'\left( {{x^2} - 2} \right) > 0\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}x < 0\\f'\left( {{x^2} - 2} \right) < 0\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}x > 0\\{x^2} - 2 > 2\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}x < 0\\{x^2} - 2 < 2\\{x^2} - 2 \ne - 1\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x > 2\\\left\{ \begin{array}{l} - 2 < x < 0\\x \ne - 1\end{array} \right.\end{array} \right..\)
Như vậy hàm số đồng biến trên khoảng \(\left( 2;+\infty \right).\)
Hàm số \(g\left( x \right)\) nghịch biến khi và chỉ khi
\(g'\left( x \right) < 0 \Leftrightarrow xf'\left( {{x^2} - 2} \right) < 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}x < 0\\f'\left( {{x^2} - 2} \right) > 0\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}x > 0\\f'\left( {{x^2} - 2} \right) < 0\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}x < 0\\{x^2} - 2 > 2\end{array} \right.\\\left\{ \begin{array}{l}x > 0\\{x^2} - 2 < 2\\{x^2} - 2 \ne - 1\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x < - 2\\0 < x < 2\end{array} \right..\)
Như vậy hàm số nghịch biến trên \(\left( -\infty ;-2 \right)\) và \(\left( 0;2 \right).\)
Vậy đáp án C sai.
Chọn đáp án C.