Buổi A1
Toàn cảnh hàm số
Từ nhu cầu sống thật → đo đạc thế giới → hình thành hàm số → công cụ giải quyết bài toán

Mạch A · Giải tích — Lớp Toán 12 ôn thi Đại học

Bản đồ Mạch A — bắt đầu từ lịch sử hình thành hàm số

A1Toàn cảnh hàm số  ⟵ hôm nay
A2–A4Làm quen với lượng giác, hàm mũ và lôgarit
A5–A7Dãy số → giới hạn → đạo hàm: đo sự thay đổi
A8–A10Dùng đạo hàm để xét biến thiên, cực trị và khảo sát hàm số
A11–A13Nguyên hàm → tích phân → các bài toán cộng dồn
Con đường của buổi học hôm nay
Chặng 1. Con người từ rất sớm đã cần đo, đếm, dự đoán và tối ưu.
Chặng 2. Từ các nhu cầu ấy, những họ hàm số dần xuất hiện.
Chặng 3. Muốn dùng hàm số hiệu quả, ta cần một bộ khái niệm chung.
Chặng 4. Luyện các kĩ thuật cơ bản trên những hàm quen thuộc.
Chặng 5. Hoàn thiện hồ sơ đầu tiên với parabol và xem một bài toán được hỏi theo bốn kiểu đề.

Chặng 1Toán học lớn lên cùng nhu cầu của con người

Trước khi có công thức, đã có nhu cầu sống thật
Từ rất xa xưa, con người đã phải đo đạc và dự đoán để sống tốt hơn: mùa nào gieo hạt, đi bao lâu thì tới nơi, ném viên đá theo hướng nào thì chạm được chùm quả trên cao. Mỗi việc như vậy đều cần một năng lực rất người: nghĩ trước rồi mới làm.

Khi xã hội phát triển, nhu cầu ấy không mất đi mà còn rõ hơn: gieo bao nhiêu hạt thì đủ cho vụ sau, xây tường nghiêng bao nhiêu để khỏi đổ, bán ở mức giá nào thì có lời, dùng liều thuốc nào thì hiệu quả mà vẫn an toàn.

Toán học đi cùng sự phát triển ấy bằng cách biến kinh nghiệm rời rạc thành quy tắc tính được. Điểm chung luôn là mối liên hệ: ném mạnh hơn thì viên đá bay khác đi; mùa thay đổi thì mực nước thay đổi; giá thay đổi thì lượng người mua thay đổi.

Từ những bảng đo, bản vẽ, quy tắc kinh nghiệm rồi đến công thức, con người dần học cách mô tả các mối liên hệ ấy. Khi một đại lượng được biểu diễn theo một đại lượng khác, ta bắt đầu bước vào thế giới của hàm số.

Còn kì thi nằm ở đâu?
Kì thi chỉ kiểm tra một lát cắt nhỏ của quá trình ấy. Nếu chỉ học công thức để làm đề, ta dễ quên vì sao công thức được sinh ra. Buổi hôm nay đi theo con đường tự nhiên hơn: nhu cầu của con người → tình huống → hàm số → công cụ xử lí → kết luận.

Chặng 1Bốn kiểu câu hỏi đi cùng lịch sử toán học

BIẾT TRƯỚC — dự đoán kết quả NHIỀU NHẤT – ÍT NHẤT — tối ưu ĐẠT MỐC KHI NÀO — lần ngược đầu vào TOÀN CẢNH — nhìn thấu, quyết định
từ đo đạc sơ khai đến khoa học hiện đại, bốn câu hỏi này luôn quay lại
Biết đầu vào rồi, muốn dự đoán kết quả: đi 5 km hết bao nhiêu tiền?
Muốn tốt nhất hoặc tiết kiệm nhất: bán giá nào thì lời nhất, rào thế nào thì vườn rộng nhất?
Biết kết quả mong muốn, cần tìm ngược đầu vào: bao giờ tiền gấp đôi, ném thế nào thì tới đích?
Muốn nhìn toàn bộ diễn biến để ra quyết định: biểu đồ giá, điện tâm đồ, đồ thị chuyển động.

Bốn kiểu câu hỏi này đã theo con người từ nông nghiệp, thương mại, xây dựng, thiên văn cho đến y học và kĩ thuật hiện đại. Điểm chung vẫn là: một đại lượng thay đổi theo đại lượng khác như thế nào. Ta thử nhìn vào bốn tình huống quen thuộc.

Chặng 1Tình huống 1 — từ quãng đường đến tiền cước

TAXI ĐỒNG HỒ CƯỚC 11 000 đ đi x km trả y = ? đồng

Mở cửa 11 000 đ (cho 0,7 km đầu), mỗi km tiếp theo 15 800 đ. Từ thời người ta tính tiền theo đoạn đường đi, đến đồng hồ taxi và ứng dụng gọi xe hôm nay, bài toán vẫn là một: số tiền phụ thuộc vào quãng đường. Từ đó ta có các câu hỏi:

  • Đi 7,5 km hết bao nhiêu tiền? ① BIẾT TRƯỚC
  • Trong túi có 200 000 đ — đi được xa nhất bao nhiêu km? ③ ĐẠT MỐC
  • Có cách nào nhìn cả bảng giá trong một cái liếc? ④ TOÀN CẢNH

Chặng 1Tình huống 2 — đường bay của vật được ném lên

Một chùm quả nằm ở độ cao 9 m. Không có thang, ta thử ném một viên đá lên. Từ kinh nghiệm ném đá, bắn tên, ném lao đến nghiên cứu chuyển động sau này, con người luôn gặp cùng một câu hỏi: có thể biết trước đường bay hay không?

chùm quả chín: cao 9 m đá rời tay ở độ cao 1,2 m t = 1 s: cao 8,5 m t = 2 s: cao 6 m rơi lại đất: t = ?

Độ cao của viên đá thay đổi theo thời gian. Từ đó xuất hiện ba câu hỏi:

  • Viên đá lên cao nhất bao nhiêu? Có chạm tới độ cao 9 m không? ② NHIỀU NHẤT
  • Nếu không tới, sau bao lâu viên đá rơi xuống đất? ③ ĐẠT MỐC
  • Ở giây thứ 2, viên đá đang đi lên hay đã đi xuống? ④ TOÀN CẢNH

Đây chính là kiểu bài toán đã dẫn con người tới parabol trong mô tả chuyển động. Cuối buổi, ta sẽ trả lời cả ba câu bằng một mô hình toán học.

Chặng 1Tình huống 3 — tiền gửi tăng theo thời gian

Gửi tiết kiệm 100 triệu, lãi kép 6%/năm — tiền năm sau \(=\) tiền năm trước \(\times\,1{,}06\):

năm0123
triệu đồng100106112,36≈119,10

Từ sổ nợ, tiền lãi, dân số, dịch bệnh đến phóng xạ, con người nhiều lần gặp cùng một kiểu tăng giảm: sau mỗi khoảng thời gian, đại lượng được nhân với một tỉ lệ cố định. Với tiền gửi, số tiền phụ thuộc vào số năm.

  • 10 năm nữa có bao nhiêu? ① BIẾT TRƯỚC
  • Sau bao nhiêu năm thì số tiền gấp đôi? ③ ĐẠT MỐC
  • Số tiền tăng đều hay tăng ngày càng nhanh? ④ TOÀN CẢNH

Chặng 1Tình huống 4 — những chuyển động lặp lại

Từ rất sớm, con người đã quan sát những thứ lặp lại: ngày – đêm, mùa, trăng, thuỷ triều. Ngày nay ta còn thấy nó trong nhịp tim, sóng âm, con lắc và đu quay. Một vòng đu quay kéo dài 20 phút; lúc \(t=0\), cabin ở vị trí thấp nhất.

  • Phút thứ 37, cabin cao khoảng bao nhiêu? ① BIẾT TRƯỚC
  • Muốn chụp ảnh ở đỉnh — lên cabin lúc nào? ③ ĐẠT MỐC
  • Có thể mô tả cả quá trình vận hành bằng một hình hay không? ④ TOÀN CẢNH
đường cong lặp lại theo chu kì

Chỉ cần hiểu một chu kì, ta có thể suy ra các chu kì còn lại. Tư duy này nằm sau lịch, thiên văn, sóng và rất nhiều mô hình tuần hoàn. Đây sẽ là nội dung chính của buổi A2.

📌 Tổng hợp chặng 1 — bốn tình huống, một cấu trúc chung

Tình huốngĐại lượng nào phụ thuộc đại lượng nào?Nhu cầu chạm tới
Chuyến taxisố tiền ← quãng đường① ③ ④
Viên đá được ném lênđộ cao ← thời gian② ③ ④
Tiền gửi lãi képsố tiền ← số năm① ③ ④
Đu quayđộ cao ← thời gian (lặp lại)① ③ ④
BIẾT TRƯỚC NHIỀU NHẤT – ÍT NHẤT ĐẠT MỐC KHI NÀO TOÀN CẢNH
Kết luận chặng 1
Trong mỗi tình huống, một đại lượng thay đổi theo một đại lượng khác. Lịch sử toán học cũng phát triển theo hướng đó: đo đạc nhiều hơn, ghi bảng nhiều hơn, vẽ hình nhiều hơn, rồi cần một ngôn ngữ chung. Toán học gọi cách mô tả mối phụ thuộc ấy là hàm số. Bây giờ ta xem hàm số được hiểu thế nào và những họ hàm quen thuộc gồm những gì.

Chặng 2Hàm số — ngôn ngữ chung cho các mối phụ thuộc

đầu vào x MÁY f đầu ra y = f(x) duy nhất!
Hàm số — cách nói hiện đại của một ý tưởng rất lâu đời
Cho tập \(D\subset\mathbb{R}\). Nếu mỗi \(x\in D\) tương ứng với đúng một số \(y\in\mathbb{R}\) thì ta có hàm số \(y=f(x)\); \(D\) là tập xác định (máy "ăn" được gì), tập các \(y\) thu được là tập giá trị (máy "nhả" ra được gì).

Ba thành phần cần nhớ: tập xác định — quy tắc \(f\) — tập giá trị. Nói gọn: máy nhận được đầu vào nào, xử lí theo quy tắc nào, và cho ra những kết quả nào. Taxi: quãng đường vào, số tiền ra. Đu quay: thời điểm vào, độ cao ra. Mỗi đầu vào — đúng một đầu ra.

Chặng 2Bốn cách biểu diễn một hàm số

Trước khi có kí hiệu hiện đại, con người đã mô tả mối phụ thuộc bằng lời, bảng đo và hình vẽ. Công thức đến sau, nhưng rất mạnh để tính toán. Vì vậy, cùng một hàm số có thể mặc bốn “chiếc áo”:

① LỜI VĂN
"Mở cửa 11 000 đ cho 0,7 km đầu, mỗi km tiếp theo 15 800 đ" — quy tắc cước taxi.
② BẢNG SỐ
Dân số Việt Nam (triệu người):
197919992019
52,776,396,2
③ ĐỒ THỊ
Điện tâm đồ — máy vẽ trực tiếp, chẳng ai có công thức nhịp tim:
④ CÔNG THỨC
Diện tích hình tròn theo bán kính: \(S=\pi r^2\) — cách biểu diễn thuận tiện cho tính toán, nhưng không phải lúc nào cũng có công thức đơn giản.
Vì sao phải biết cả bốn?
Đề bài có thể cho lời văn, bảng số, đồ thị hoặc công thức. Vì vậy, một kĩ năng quan trọng là chuyển đổi linh hoạt giữa bốn cách biểu diễn.

Chặng 2Mỗi kiểu thay đổi gợi ra một họ hàm — nhận diện qua dấu hiệu

Các họ hàm không tự nhiên rơi xuống sách giáo khoa. Chúng xuất hiện vì con người gặp đi gặp lại vài kiểu thay đổi quen thuộc. Mỗi kiểu để lại một dấu hiệu trong bảng số. Chưa cần biết công thức, ta vẫn có thể nhận ra chúng:

x0123
y25811
mỗi bước: \(+3\) đều (kiểu taxi)
x0123
y361224
mỗi bước: \(\times2\) đều (kiểu tiền gửi lãi kép)
x012345
y010−101
lặp lại mãi (kiểu đu quay)

Kho thẻ: hàm bậc nhất hàm bậc hai hàm mũ hàm tuần hoàn (lượng giác) — có thẻ nhiễu!

Còn chuyển động của viên đá có dấu hiệu của hàm bậc hai. Ta sẽ nhận ra điều đó rõ hơn ở bảng đo vật rơi. Trước hết, hãy nhìn toàn bộ các họ hàm.

📌 Tổng hợp chặng 2 — bảy họ hàm quen thuộc

Bảng dưới đây là bản đồ khái quát của phần Giải tích phổ thông. Mỗi dòng từng gắn với một nhu cầu đo đạc hoặc mô tả thế giới: chuyển động, tăng trưởng, chu kì, tỉ lệ nghịch, thang đo rất lớn hoặc rất nhỏ. Ở các buổi sau, ta sẽ lần lượt tìm hiểu từng dòng.

Họ hàmChữ ký trong bảng sốThường dùng để mô tảChân dungHọc kĩ ở
Bậc nhất \(ax+b\)\(x\) thêm 1 → \(y\) cộng thêm \(a\) taxi, nhiệt độ theo độ cao, hao mòn đều A1 (nay)
Bậc hai \(ax^2+bx+c\)thay đổi của thay đổi… đều đường bay hòn đá/quả bóng, diện tích, tối ưu A1 (cuối buổi!)
Luỹ thừa · căn · \(1/x\)\(x\) gấp đôi → \(y\) gấp \(2^n\); với \(1/x\): \(x\) gấp đôi → \(y\) còn nửa Kepler \(T^2=d^3\) · Boyle \(V=C/P\) rải khắp; tiệm cận A9
sin · cos · tan · cotlặp lại sau mỗi chu kì đu quay, thuỷ triều, sóng âm, nhịp tim A2 (buổi sau)
\(a^x\)\(x\) thêm 1 → \(y\) nhân với \(a\) lãi kép, dân số, vi khuẩn, phóng xạ A3–A4
Lôgarit \(\log_a x\)\(x\) nhân 10 → \(y\) cộng 1 (ngược của mũ) "nén" số khổng lồ: Richter, pH, decibel A3–A4
Dãy số \(u_n\)chỉ nhận \(n=1,2,3,\dots\) — "quay chậm từng khung hình" trả góp, bỏ ống; cánh cổng vào giới hạn A5–A6

Hãy dùng bảng này như một bản đồ định hướng cho toàn bộ mạch A. Khi nhìn nó như một bản đồ lịch sử thu nhỏ, ta thấy Toán học không tách khỏi đời sống: mỗi họ hàm là câu trả lời cho một kiểu biến đổi mà con người cần hiểu.

Chặng 2Kiểm tra nhanh — nhận diện năm kiểu thay đổi

Mỗi câu ứng với một kiểu thay đổi vừa gặp. Hãy nhận diện dấu hiệu trước khi tính:

1Xi-lanh đang chứa 2 lít không khí ở áp suất 1 atm. Giữ nguyên nhiệt độ, ấn pít-tông nén khí đến áp suất 4 atm. Hỏi thể tích khí lúc đó còn lại bao nhiêu? áp suất ×4 → thể tích ÷4:
\(V=\dfrac{2}{4}=0{,}5\) lít  (chữ ký \(1/x\))
2Đu quay 20 phút mới hết một vòng; lúc xuất phát (phút 0) cabin của em ở điểm thấp nhất. Đến phút thứ mấy cabin lại xuống thấp nhất? Và ở phút thứ 10 cabin đang ở đâu? phút \(20\) — đúng 1 chu kì;
phút 10 = nửa vòng → cao nhất (lặp lại)
3Đĩa nuôi cấy có 1 000 con vi khuẩn; cứ sau mỗi giờ số vi khuẩn lại nhân đôi. Hỏi sau 5 giờ trong đĩa có bao nhiêu con? \(1000\cdot 2^{5}=32\,000\) con
(chữ ký ×đều — hàm mũ)
4Thang Richter quy ước: cứ thêm 1 độ, biên độ rung của mặt đất gấp 10 lần. Hỏi trận động đất 8 độ rung mạnh gấp bao nhiêu lần trận 6 độ? thêm 2 độ → \(10^{2}=100\) lần —
không phải "gấp 2"! (chữ ký log)
5Từ tháng 1, mỗi tháng em bỏ ống heo 500 nghìn đồng. Hỏi hết tháng 12 trong ống có bao nhiêu tiền? \(500\cdot12=6\,000\) nghìn = 6 triệu
(dãy cộng đều)
Câu hỏi để dành
Gửi 100 triệu với lãi kép 6%/năm: sau bao nhiêu năm thì tiền gấp đôi? Muốn tìm ngược số năm, ta cần đến lôgarit. Câu hỏi này sẽ được giải ở buổi A4.

Chặng 3Từ câu hỏi thực tế đến khái niệm toán học

Một khi đã có hàm số, con người không dừng lại ở việc “có công thức”. Ta còn muốn biết nó dùng để dự đoán, tối ưu, giải ngược và nhìn toàn cảnh như thế nào. Vì thế, các khái niệm sau dần trở thành bộ công cụ chung:

Nhu cầuKhái niệm dùng để trả lời
① BIẾT TRƯỚC quy tắc \(f\) để thay số + tập xác định (thay số nào thì hợp lệ)
④ TOÀN CẢNH đồ thị để quan sát toàn cảnh và chiều biến thiên để biết đoạn nào tăng, đoạn nào giảm
② NHIỀU NHẤT – ÍT NHẤT GTLN – GTNN để xác định mức cao nhất và thấp nhất
③ ĐẠT MỐC KHI NÀO nghiệm: giải \(f(x)=m\) để tìm đầu vào tạo ra kết quả mong muốn
+ LÀM NHANH HƠN các tính chất riêng: đối xứng, tuần hoàn, tiệm cận — giúp rút ngắn việc phân tích

Ta sắp xếp các khái niệm ấy thành một hồ sơ chung, dùng cho mọi họ hàm.

📌 Tổng hợp chặng 3 — TỜ HỒ SƠ HÀM SỐ (7 mục)

Mục hồ sơThử ngay với \(f(x)=x^2-4x+3\)
Gốc gác: họ nào, quy tắc gì?bậc hai — họ hàm số ② trong bảng tổng hợp
TXĐ — tập giá trị?\(D=\mathbb{R}\); giá trị từ \(-1\) trở lên
Chân dung (đồ thị)?parabol, bề lõm quay lên
Chiều biến thiên — nhanh chậm ra sao?xuống dốc tới \(x=2\) rồi lên
Nét riêng? (đối xứng · tuần hoàn · tiệm cận)đối xứng qua \(x=2\)
Đỉnh – đáy? (GTLN – GTNN)đáy \(-1\) tại \(x=2\); không có trần
Nghiệm — cắt trục ở đâu?cắt \(Ox\) tại \(1\) và \(3\); cắt \(Oy\) tại \(3\)
Đây là khung phân tích dùng trong cả mạch A
Mỗi khi gặp một họ hàm mới, ta sẽ lần lượt hoàn thiện bảy mục này.

Một câu hỏi trong đề thường kết hợp: một họ hàm, một tính chất và một cách biểu diễn.

Bài khảo sát hàm số lớp 12 thực chất là hoàn thiện hồ sơ này bằng công cụ đạo hàm. Hôm nay, ta bắt đầu với những hàm có thể quan sát trực tiếp.

Mười câu nền tảng — kiểm tra kiến thức cần dùng

Họ hàm chính của buổi hôm nay: \(f(x)=x^2-4x+3\). Trả lời nhanh và ghi nhớ — đây là "viên gạch" cho mọi ví dụ phía sau (bấm → để hiện đáp số từng câu):

1\(f(0)=\,?\)3
2\(f(2)=\,?\)−1
3Nghiệm \(x^2-4x+3=0\)?1; 3
4\(-\dfrac{b}{2a}\) của \(f\)?2
5\(f(5)=\,?\)8
6\(\sqrt{x-1}\) có nghĩa khi nào?x ≥ 1
7\(\dfrac{1}{x-2}\) "cấm" giá trị nào?x ≠ 2
8\((x-2)^2\) nhỏ nhất bằng? khi nào?0, khi x = 2
9\(a<0\): bề lõm parabol quay đi đâu?xuống dưới
10\(y=1-3x\): \(x\) tăng thì \(y\)?giảm

Chặng 4Kĩ thuật cho mục ① — dựng quy tắc từ lời văn

Ví dụ 1. Giá mở cửa 11 000 đ cho quãng đường không quá 0,7 km; mỗi km tiếp theo 15 800 đ. Gọi \(y\) (đồng) là số tiền phải trả khi đi \(x\) (km). Viết hàm số \(y\) theo \(x\). (Chính là "thay áo": lời văn → công thức — trả nợ tình huống 1!)

Đi 5 km thì đoạn nào tính giá mở cửa, đoạn nào tính 15 800 đ/km?

Lời giải. Nếu \(x\le0{,}7\): trả trọn giá mở cửa \(y=11000\).

Nếu \(x>0{,}7\): trả \(11000\) đ cho 0,7 km đầu + \(15800\) đ cho mỗi km vượt: \[y=11000+15800\,(x-0{,}7)=\class{kq}{15800x-60}.\]

\[y=\begin{cases}11000 & \text{khi } x\le 0{,}7\\ 15800x-60 & \text{khi } x>0{,}7\end{cases}\]

Bài học
Hàm số từ đời thật thường cho bởi nhiều công thức — mỗi khoảng một quy tắc. Vẫn là hàm số: mỗi \(x\) chỉ rơi vào một khoảng, cho một giá trị \(y\).

Chặng 4Ví dụ 2 — thay số vào đúng "nhánh"

Cho hàm số \(f(x)=\begin{cases} x+\sqrt{x-2} & \text{khi } x\ge 2\\ 1-3x & \text{khi } x<2\end{cases}\). Tính \(f(1)\).

Số 1 thuộc nhánh nào? (nhìn điều kiện bên phải!)

Lời giải. Vì \(1<2\), dùng nhánh dưới: \(f(1)=1-3\cdot1=\class{kq}{-2}\).

Hạt giống (10) đã gặp \(y=1-3x\) rồi đấy — lát nữa nó quay lại ở phần chiều biến thiên.

Chú ý
Sai lầm kinh điển: thay \(x=1\) vào nhánh trên rồi… tắc ở \(\sqrt{-1}\). Đọc điều kiện trước, thay số sau.

Chặng 4Kĩ thuật cho mục ② — Không phải giá trị nào cũng được phép thay vào

  • Với \(f(x)=\dfrac{1}{x-2}\), giá trị \(x=2\) không được phép vì mẫu bằng 0.
  • Với \(f(x)=\sqrt{x-1}\), cần \(x\ge1\) để biểu thức dưới căn không âm.
  • Tập hợp tất cả các giá trị \(x\) được phép dùng gọi là tập xác định.
Hai lệnh cấm khi tìm tập xác định
  1. Mẫu số phải khác \(0\):   \(\dfrac{1}{A}\) cần \(A\ne0\).
  2. Trong căn bậc chẵn phải không âm:   \(\sqrt{A}\) cần \(A\ge0\)  (căn nằm dưới mẫu: \(A>0\)).
Nhiều điều kiện cùng lúc → lấy GIAO (phải thoả đồng thời).

Cả 7 họ hàm sau này chỉ thêm đúng vài lệnh cấm mới (tan cần \(\cos\ne0\) — A2; lôgarit cần số dương — A3). Bộ khung không đổi.

Chặng 4Ví dụ 3 và 4 — hai cạm bẫy của tập xác định

Ví dụ 3. Tìm tập xác định của \(y=\dfrac{x-1}{x^2-x+3}\).

Mẫu \(x^2-x+3\) có bao giờ bằng 0 không? (kết quả câu (8)!)

Lời giải. \(x^2-x+3=\Bigl(x-\dfrac12\Bigr)^2+\dfrac{11}{4}>0\) với mọi \(x\) (hoặc \(\Delta=1-12<0\), \(a>0\)) → mẫu không bao giờ triệt tiêu → \(D=\class{kq}{\mathbb{R}}\).
Bẫy: thấy phân thức đừng phản xạ loại ngay vài giá trị — đề luôn cài phương án \(\mathbb{R}\setminus\{1\}\) cho người vội!

Ví dụ 4. Tìm tập xác định của \(y=\sqrt{x-1}+\sqrt{2-x}\).

Lời giải. Cần đồng thời \(x\ge1\) \(x\le2\) → giao hai nửa trục: \(D=\class{kq}{[1;2]}\).
Bẫy: căn cho phép bằng 0 → hai đầu mút thuộc \(D\): chọn \([1;2]\), không phải \((1;2)\) — trắc nghiệm khác nhau đúng ở dấu ngoặc!

Nhịp thi
TXĐ là dạng "10–20 giây" của cả 4 kì — sai chỉ vì vội, không phải vì khó.

Chặng 4Kĩ thuật cho mục ③ — đồ thị, hình ảnh của hàm số

Từ bảng số đến đồ thị
Một bước ngoặt lớn của Toán học là gắn số với hình. Năm 1637, René Descartes đưa tọa độ vào hình học: mỗi cặp \((x;f(x))\) trở thành một điểm. Tập hợp các điểm ấy tạo thành đồ thị, giúp ta nhìn mối phụ thuộc bằng mắt.
x y O (0; 3) 1 3 I(2; −1) — đỉnh (4; 3) y = x² − 4x + 3
Điểm thuộc đồ thị
\(M(a;b)\) thuộc đồ thị hàm số \(y=f(x)\) \(\iff b=f(a)\) — thay vào công thức phải khớp.

Điểm \((5;8)\) có thuộc đồ thị không?
Điểm \((4;2)\)? — kết quả câu (5) trả lời hộ em!

\(f(5)=8\) ✓ → \((5;8)\) thuộc;
\(f(4)=3\ne2\) → \((4;2)\) không thuộc.

Chặng 4Kĩ thuật cho mục ④ — đọc chiều biến thiên trái → phải

xuống dốc NGHỊCH BIẾN ĐỒNG BIẾN lên dốc x = 2
Đồng biến – nghịch biến trên khoảng K
Trên \(K\), lấy \(x_1<x_2\) tuỳ ý: luôn có \(f(x_1)<f(x_2)\) → đồng biến (đi lên); luôn có \(f(x_1)>f(x_2)\) → nghịch biến (đi xuống).
Bảng biến thiên — bản tóm tắt cả đồ thị của \(f(x)=x^2-4x+3\):
x f(x) −∞ 2 +∞ +∞ +∞ −1

Chặng 4Ví dụ 5 — bác bỏ bằng một phản ví dụ

Cho hàm số \(y=f(x)=x^2\) trên \(\mathbb{R}\). Xét ba mệnh đề:
(I) hàm số đồng biến trên \(\mathbb{R}\);   (II) nghịch biến trên \((0;+\infty)\);   (III) đồng biến trên \((-\infty;0)\).
Mệnh đề nào sai?

\(x^2\) có "lên dốc suốt" trên cả \(\mathbb{R}\) không? Thử cặp \(-2<1\)…

Lời giải. \(-2<1\) nhưng \(f(-2)=4>1=f(1)\) → (I) sai.

Trên \((0;+\infty)\) đồ thị đi lên (đồng biến) → (II) nói "nghịch biến" là sai. Trên \((-\infty;0)\) đồ thị đi xuống → (III) sai.

Vậy cả (I), (II), (III) đều sai.

Bài học
Muốn bác bỏ "đồng biến trên K" chỉ cần một cặp phản ví dụ; muốn khẳng định thì phải đúng với mọi cặp. (Vũ khí tủ của câu Đúng/Sai TN THPT!)

Bốn câu hỏi sẽ được giải trong mạch A

Ở A1, ta còn nhìn được nhiều thứ bằng mắt thường. Nhưng lịch sử Toán học không dừng ở đó: khi chuyển động, tối ưu, tăng trưởng và diện tích trở nên phức tạp hơn, con người phải chế tạo những công cụ mạnh hơn. Đây là bốn câu hỏi sẽ dẫn đường cho những buổi tiếp theo:

Câu hỏi thật ngoài đờiTrả lời ở
Hộp sữa đặc 1 lít hình trụ: cao bao nhiêu, rộng bao nhiêu thì tốn ít vỏ nhất? (vì sao lon nước trông "cân đối" thế?)A10
Gửi 100 triệu lãi kép 6%/năm — bao nhiêu năm gấp đôi? Rút sớm thiệt bao nhiêu?A4
Camera phạt nguội đo được vận tốc đúng tại một khoảnh khắc — bằng cách nào, khi "vận tốc" cần hai thời điểm để chia quãng đường cho thời gian?A6–A7
Mảnh đất ven sông có một bờ cong — tính diện tích kiểu gì khi không có công thức nào cho hình cong?A13

Cuối mạch A, ta sẽ quay lại và giải trọn vẹn bốn câu hỏi này. Nói cách khác, ta sẽ đi lại một phiên bản thu nhỏ của lịch sử Giải tích: từ đo sự thay đổi đến cộng dồn sự thay đổi. Trước mắt, hãy bắt đầu từ ý tưởng đo tốc độ thay đổi.

Ý tưởng mở đầu: tốc độ thay đổi \(\dfrac{\Delta y}{\Delta x}\) — chỉ cần trừ và chia

Thả quả bóng từ tháp CN Tower cao 450 m, đo độ cao \(h\) (m) từng giây:

\(t\) (s)0123456789
\(h\) (m)45044543140837533227921614361

Mỗi giây bóng rơi được bao nhiêu mét? Tính thử vài "nhịp":

giây 1: \(450-445=5\) m · giây 2: \(445-431=14\) m · giây 3: \(23\) m · … · giây 5: \(43\) m · … · giây 9: \(143-61=82\) m

Sau mỗi giây, quãng đường rơi trong một giây tăng thêm khoảng 10 m. Nói cách khác, mức thay đổi lại thay đổi gần như đều. Đây là dấu hiệu của hàm bậc hai: \(h(t)\) là một parabol (\(g\approx9{,}8\) — trọng lực đấy). Những quan sát kiểu này là lý do chuyển động rơi, ném lên, ném xiên gắn rất chặt với parabol.

Câu hỏi còn bỏ ngỏ
Bảng chỉ cho tốc độ trung bình giữa hai thời điểm. Nhưng vận tốc ngay tại \(t=2\) được xác định thế nào?
Câu hỏi này sẽ dẫn ta đến khái niệm đạo hàm ở các buổi A6–A7.

Chặng 5Hồ sơ đầy đủ đầu tiên: PARABOL \(y=ax^2+bx+c\)

Vì sao bắt đầu với parabol?
Parabol không chỉ là một đồ thị trong sách. Nó xuất hiện trong diện tích hình chữ nhật, trong bài toán tối ưu đơn giản, và đặc biệt trong đường bay của vật chịu trọng lực. Đây là họ hàm đủ đơn giản để quan sát trực tiếp, nhưng cũng đủ giàu ý nghĩa để thấy Toán học sinh ra từ việc mô tả thế giới.
Chân dung parabol y = ax² + bx + c (a ≠ 0)
  • Trục đối xứng: đường thẳng \(x=-\dfrac{b}{2a}\).
  • Đỉnh \(I\Bigl(-\dfrac{b}{2a};\,f\Bigl(-\dfrac{b}{2a}\Bigr)\Bigr)\) — tung độ đỉnh: cứ thay hoành độ đỉnh vào \(f\), không nhất thiết phải nhớ thêm công thức \(-\dfrac{\Delta}{4a}\)!
  • \(a>0\): bề lõm quay lên → đỉnh là chỗ thấp nhất (GTNN);
    \(a<0\): bề lõm quay xuống → đỉnh là chỗ cao nhất (GTLN).

Kiểm tra bằng hàm số chính \(f(x)=x^2-4x+3\): kết quả câu (4) cho \(x_I=2\), kết quả câu (2) cho \(f(2)=-1\) → đỉnh \(I(2;-1)\) — đúng với đồ thị đã quan sát.

Chặng 5Ví dụ 6 — chiều biến thiên của parabol

Hàm số \(y=-x^2+4x-3\) đồng biến, nghịch biến trên những khoảng nào?

Đỉnh ở đâu? Bề lõm quay lên hay xuống? (kết quả câu (4) và (9))

Lời giải. \(x_{\text{đỉnh}}=-\dfrac{b}{2a}=-\dfrac{4}{-2}=2\); \(a=-1<0\) → bề lõm quay xuống: lên dốc tới \(x=2\), rồi xuống dốc.

Đồng biến trên \((-\infty;2)\), nghịch biến trên \((2;+\infty)\).

Vì thế hàm số cũng đồng biến trên mọi khoảng con, ví dụ \(\class{kq}{(-\infty;1)}\) — đề trắc nghiệm rất hay hỏi kiểu "khoảng con" này!

Chú ý
"Đồng biến trên \((-\infty;2)\)" ⟹ đồng biến trên \((-\infty;1)\) (khoảng nhỏ nằm trong). Nhưng không được nói đồng biến trên khoảng "vắt qua đỉnh" như \((1;3)\).

Chặng 5Ví dụ 7 — tìm hệ số từ các dữ kiện

Parabol \((P):y=2x^2+bx+c\) đi qua \(M(0;4)\) và có trục đối xứng \(x=1\). Tính \(S=b+c\).

Từ điểm \(M(0;4)\), ta xác định ngay được hệ số nào?

Lời giải. Qua \(M(0;4)\): \(y(0)=c=4\).

Trục đối xứng: \(-\dfrac{b}{2\cdot2}=1\Rightarrow b=-4\).

Vậy \(S=b+c=\class{kq}{0}\).

Bài học
Mỗi dữ kiện như điểm thuộc đồ thị, trục đối xứng, đỉnh hay giao điểm với trục tọa độ cho ta một phương trình theo các hệ số. Hãy đếm số ẩn, khai thác đủ dữ kiện rồi lập hệ.

Chặng 5Mục ⑥ hồ sơ — GTLN–GTNN trên đoạn: ba ứng viên

GTLN–GTNN của hàm bậc hai trên đoạn [α; β] — ba ứng viên
Giá trị lớn nhất/nhỏ nhất chỉ có thể rơi vào ba ứng viên: \[f(\alpha),\qquad f(\beta),\qquad f\Bigl(-\tfrac{b}{2a}\Bigr)\ \text{(nếu đỉnh thuộc đoạn)}.\] Tính cả ba rồi so sánh. Đỉnh ngoài đoạn → hàm đơn điệu trên đoạn → chỉ còn hai đầu mút.

Ví dụ 8. Tìm GTLN–GTNN của \(f(x)=x^2-4x+3\) trên \([0;3]\).

Đỉnh \(x=2\) có thuộc đoạn \([0;3]\) không?

Lời giải. Có. Ba giá trị cần xét đều đã được tính ở phần trước: \(f(0)=3\), \(f(2)=-1\), \(f(3)=0\).

So sánh: \(\max\limits_{[0;3]}f=\class{kq}{3}\) tại \(x=0\); \(\min\limits_{[0;3]}f=\class{kq}{-1}\) tại \(x=2\).

Ở buổi A9, em sẽ giải lại đúng bài này bằng đạo hàm — và bất ngờ chưa: vẫn là "quy tắc ba ứng viên", chỉ thay cách tìm đỉnh!

Chặng 5Ví dụ 9 — trở lại bài toán viên đá và chùm quả

Viên đá ném lên có độ cao là parabol \(h=at^2+bt+c\) (\(t\): giây, \(h\): mét). Đá rời tay ở độ cao 1,2 m; sau 1 s đạt 8,5 m; sau 2 s còn 6 m. Chùm quả chín ở độ cao 9 m.
a) Viên đá có chạm nổi chùm quả không?   b) Nếu trượt, sau bao lâu đá rơi lại đất (làm tròn hàng phần trăm)?

Ba dữ kiện — đổi được mấy phương trình? (nhớ "trò chơi thám tử"!)

Lời giải. \(t=0\): \(c=1{,}2\).   \(t=1\): \(a+b+1{,}2=8{,}5\).   \(t=2\): \(4a+2b+1{,}2=6\). Hệ \(\begin{cases}a+b=7{,}3\\ 2a+b=2{,}4\end{cases}\Rightarrow a=-4{,}9;\ b=12{,}2\)  →  \(h(t)=-4{,}9t^2+12{,}2t+1{,}2\).

a) Cao nhất = đỉnh parabol: \(t=\dfrac{12{,}2}{9{,}8}\approx1{,}24\) s, \(h_{\max}\approx\class{kq}{8{,}79\ \text{m}}<9\) m — hụt 21 cm, không chạm nổi! Đây là điểm quan trọng của mô hình: từ vài phép đo, ta dựng được quy tắc; từ quy tắc, ta biết kết quả trước khi thử nghiệm thực tế.

b) Rơi lại đất: \(h(t)=0\Rightarrow t=\dfrac{12{,}2+\sqrt{12{,}2^2+4\cdot4{,}9\cdot1{,}2}}{9{,}8} \approx\class{kq}{2{,}58\ \text{giây}}\) (nghiệm âm loại — nhu cầu ③).

Chú ý
\(a=-4{,}9\) chính là \(-\dfrac{g}{2}\) với \(g\approx9{,}8\) m/s² — đúng con số 9,8 vừa lộ ra ở bảng đo vật rơi! Muốn hái được quả: ném mạnh tay hơn (tăng \(b\)) — toán cho biết trước phải mạnh thêm bao nhiêu.

Chặng 5Ví dụ 10 — 32 mét rào, vườn hoa to nhất?

Bạn An chỉ đủ vật liệu làm 32 m hàng rào cho vườn hoa hình chữ nhật. Hỏi diện tích lớn nhất của vườn là bao nhiêu?

Bài toán thực tế — ba bước lập mô hình
Đặt biến + điều kiện của biến → ② lập hàm số theo biến → ③ tìm đỉnh/so ứng viên, trả lời đúng đơn vị.

Gọi chiều rộng là \(x\) (m) thì chiều dài bằng gì?

Lời giải. ① Nửa chu vi \(=16\): rộng \(x\), dài \(16-x\), với \(0<x<16\).

② \(S(x)=x(16-x)=-x^2+16x\) — một parabol bề lõm xuống!

③ Đỉnh: \(x=-\dfrac{16}{-2}=8\) → \(S_{\max}=8\cdot8=\class{kq}{64\ \text{m}^2}\) (vườn hình vuông cạnh 8 m).

Một câu hỏi — bốn kì thi ① TN THPT

Nhắc lại Ví dụ 10 vừa giải
Vườn hoa chữ nhật, 32 m rào → nửa chu vi 16: \(S(x)=x(16-x)\), đỉnh \(x=8\) → \(S_{\max}=64\) m² (vườn vuông \(8\times8\)). Cùng nội dung ấy, bốn kì thi sẽ được trình bày theo khác nhau.
Dạng TN THPT — câu Đúng/Sai 4 ý
Gọi \(x\) (m) là chiều rộng của vườn. Xét tính đúng/sai của các khẳng định:
a) \(S(x)=x(16-x)\). Đ — nửa chu vi \(=32:2=16\), chiều dài \(=16-x\).
b) \(S\) lớn nhất khi vườn là hình vuông. Đ — \(x=8\Rightarrow\) dài \(=16-8=8\): đúng hình vuông.
c) Diện tích lớn nhất là \(60\) m². S — đỉnh cho \(S_{\max}=8\cdot8=64\) m²; "60" chỉ là số đẹp gây nhiễu.
d) Nếu một cạnh dựa tường sẵn (chỉ rào 3 cạnh) thì \(S_{\max}=128\) m². Đ — khi đó \(2x+y=32\), \(S=x(32-2x)\), đỉnh \(x=8\): \(S_{\max}=8\cdot16=128\) m².

Chấm lũy tiến: đúng 1 ý — 0,1đ · 2 ý — 0,25đ · 3 ý — 0,5đ · cả 4 ý — 1đ.
Sai một ý là rơi từ 1đ xuống 0,5đ → các ý "có con số" như c), d) phải tính lại, đừng đoán!

Một câu hỏi — bốn kì thi ② HSA và TSA — thử ngay tại chỗ!

Dạng HSA — câu điền đáp án (nhịp ~90 giây/câu): em gõ thử!
"…Diện tích lớn nhất của vườn hoa bằng m²."
Không có 4 phương án để loại trừ hay thử ngược — phải tự tính ra đúng con số. Gặp đề cho đáp số lẻ thì làm tròn đúng theo yêu cầu của đề (vd "hàng phần trăm" như bài viên đá ở Ví dụ 9) — gõ lệch một chữ số là mất trọn điểm.
Dạng TSA — câu kéo thả (chấm all-or-nothing): em kéo thử!
Kéo thẻ thả vào ô trống — hoặc chạm thẻ rồi chạm ô (trên điện thoại):
Gọi chiều rộng \(x\) (m) → chiều dài \(=\) → \(S(x)=\) → \(S\) lớn nhất tại \(x=\)
Kho thẻ: 16 − x 32 − x x(16 − x) x(32 − x) 8 16 — có thẻ nhiễu!
Luật TSA: đúng 2/3 ô vẫn 0 điểm — làm xong phải rà lại cả chuỗi!

Một câu hỏi — bốn kì thi ③ SPT — tự luận viết tay

Đề giữ nguyên nhưng phải trình bày lời giải trên giấy — giám khảo chấm từng bước theo barem (mỗi câu tự luận SPT ≈ 1,0đ):

BướcNội dung phải có trên giấyĐiểm
Đặt biến: gọi chiều rộng \(x\) (m) kèm điều kiện \(0<x<16\); chiều dài \(=16-x\)0,25
Lập hàm: \(S(x)=x(16-x)=-x^2+16x\)0,25
Lập luận GTLN: parabol có \(a=-1<0\), đỉnh \(x=8\) → \(S(8)=64\) (hoặc BĐT: \(x(16-x)\le\bigl(\tfrac{x+(16-x)}{2}\bigr)^2=64\), dấu "=" khi \(x=8\))0,25
Kết luận: \(S_{\max}=64\) khi vườn là hình vuông cạnh 8 m — đủ đơn vị0,25
Ba lỗi mất điểm kinh điển
thiếu điều kiện của biến (①) · thiếu "dấu = xảy ra khi…" (③) · thiếu đơn vị ở kết luận (④).
Thông điệp
Một nội dung cốt lõi có thể được hỏi theo nhiều hình thức. Học chắc bản chất một lần, rồi luyện được trình bày theo từng kì: cách lớp mình đi suốt năm nay.

Luyện tập — Bài 1 và 2

Bài 1. (*) Trong các hàm số sau, hàm số nào đồng biến trên khoảng \((-1;1)\)?
A. \(y=x^2\).   B. \(y=|x|\).   C. \(y=x\).   D. \(y=\dfrac1x\).

Đáp số: C (các hàm kia đều "đổi chiều" hoặc đi xuống quanh 0).

Bài 2. (*) Tìm toạ độ đỉnh và trục đối xứng của parabol \(y=-2x^2+8x-1\).
(Nhịp thi HSA ~90 giây/câu: hoành độ đỉnh → thay vào hàm — mục tiêu 10 giây!)

Đáp số: trục \(x=2\), đỉnh \(I(2;7)\).

Luyện tập — Bài 3 và 4

Bài 3. (**) Tìm GTLN–GTNN của \(f(x)=x^2-4x+3\) trên đoạn \([3;5]\).
(Đỉnh \(x=2\) có còn thuộc đoạn không? Khi đó còn mấy "ứng viên"?)

Đáp số: đỉnh ngoài đoạn, hàm đồng biến trên \([3;5]\): \(\min=f(3)=\class{kq}{0}\), \(\max=f(5)=\class{kq}{8}\).

Bài 4. (**) Một cửa hàng bán bánh giá 30 000 đ/chiếc thì bán được 120 chiếc/ngày; cứ giảm giá 1 000 đ lại bán thêm 10 chiếc. Hỏi bán giá nào để doanh thu lớn nhất?

Đáp số: giảm \(x\) nghìn: \(R=(30-x)(120+10x)\), đỉnh \(x=9\) → giá 21 000 đ, doanh thu 4 410 000 đ.

Các bài "ba sao" (tham số \(m\), trục cắt \(Ox\), min của min…) chuyển sang phiếu tự luận A1 — ngồi viết nghiêm túc mới ra chất.

📌 Khép lại buổi học — toàn bộ mạch trong một trang

Mạch tư duy quan trọng nhất — cũng là mạch phát triển của Toán học
Câu hỏi thực tế → đo/đếm các đại lượng → mô tả mối phụ thuộc bằng hàm số → xử lí bằng công cụ toán học → quay lại kết luận cho đời sống.
Hôm nay ta đi trọn một vòng nhỏ của chuỗi ấy: nhu cầu (biết trước · nhiều nhất-ít nhất · đạt mốc · toàn cảnh) → tình huống (taxi, bài toán viên đá, tiền gửi lãi kép, đu quay) → hàm số (7 họ hàm, nhận diện qua dấu hiệu) → khái niệm (tờ hồ sơ 7 mục) → kĩ thuật (TXĐ, đồ thị, biến thiên, đỉnh, 3 ứng viên, mô hình 3 bước).
Cả mạch A sẽ lần lượt hoàn thiện hồ sơ ấy cho bảy họ hàm bằng những công cụ ngày càng mạnh hơn. Kì thi là một trạm kiểm tra trên con đường ấy — không phải đích đến cuối cùng.
Ba điều phải nhớ
  1. Hàm số = mỗi x một y duy nhất, mặc được 4 áo (lời văn – bảng – đồ thị – công thức). TXĐ: mẫu \(\ne0\), trong căn \(\ge0\); nhiều điều kiện lấy giao.
  2. Đọc đồ thị trái → phải: lên dốc = đồng biến. Parabol: trục \(x=-\dfrac{b}{2a}\), tung độ đỉnh = thay hoành độ đỉnh vào hàm, bề lõm theo dấu \(a\).
  3. GTLN–GTNN trên đoạn = so ba ứng viên; bài thực tế: đặt biến → lập hàm → tìm đỉnh, trả lời đúng đơn vị.

Dặn dò và hẹn gặp lại

Dặn dò
  • Làm lại các ví dụ không nhìn lời giải; hoàn thành phần luyện tập còn dang dở.
  • Phiếu tự luận A1: trình bày từng bước như lời giải mẫu — đây chính là cách chấm của kì thi SPT (và là nền của mọi kì khác).
  • Quiz web mỗi ngày 10–20 phút trên điện thoại (link gửi kèm) — đúng nhịp thi máy HSA/TSA, tranh thủ giờ ra chơi là đủ.

Trong bốn tình huống hôm nay, bài toán đu quay vẫn còn để ngỏ: chiếc đu quay — phút thứ 37 cabin ở đâu? lên lúc nào để chụp ảnh ở đỉnh?
Buổi A2: điền trọn tờ hồ sơ cho gia đình tuần hoàn — hàm số lượng giác. Ta sẽ tiếp tục dùng hồ sơ bảy mục ở buổi học sau.