Viết về phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại 1 điểm

1. Lý thuyết tiếp tuyến của đồ thị hàm số

Tiếp tuyến là một khái niệm quan trọng trong hình học, đặc biệt khi chúng ta nói về tiếp xúc giữa một đường tròn và một đường thẳng. Một tiếp tuyến là một đường thẳng duy nhất mà chỉ tiếp xúc với đường tròn tại một điểm duy nhất. Điều đặc biệt là tiếp tuyến này cũng sẽ vuông góc với bán kính của đường tròn tại chính điểm đó.

Ngoài ra, tiếp tuyến còn có tính chất đặc biệt khác. Đó là nó chỉ tiếp xúc với đồ thị tại một điểm và không cắt đồ thị tại bất kỳ điểm nào khác. Điểm này mà tiếp tuyến chạm vào chính là điểm tiếp điểm, và đây là điểm quan trọng trong nghiên cứu các tính chất và tương tác giữa đường tròn và đường thẳng. Tiếp tuyến thể hiện một sự giao điểm duy nhất và tương tác đặc biệt giữa hai đối tượng hình học này, làm cho nó trở thành một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực này.

Tiếp tuyến của 1 đường cong tại 1 điểm bất kì thuộc đường cong là 1 đường thẳng và chỉ “chạm” vào đường cong đó tại điểm đó. Leibniz đã định nghĩa tiếp tuyến như 1 đường thẳng nối 1 cặp điểm gần nhau vô hạn trên đường cong. Chính xác hơn, 1 đường thẳng là 1 tiếp tuyến của đường cong  y = f (x) tại điểm x = c trên đường cong, khi đường thẳng đó đi qua điểm (c, f (c)) trên đường cong, và độ dốc f ‘(c) với f ‘ là đạo hàm của f.

Tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại một điểm chính là một đường thẳng tiếp xúc trực tiếp với đồ thị hàm số tại chính điểm đó. Và công thức để chúng ta có thể xác định được tiếp tuyến với đồ thị hàm số tại một điểm M(x1, x2) sẽ là: y = f’(x1)(x-x1) + x2 .

2. Ý nghĩa hình học của đạo hàm và phương pháp giải

Đạo hàm của hàm số y= f(x) tại điểm x0 là hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị (C) của hàm số tại điểm M0(x0; f(x0) ).

Khi đó phương trình tiếp tuyến của (C) tại điểm M0 là:

y–y0=f' (x0).(x–x0)

Phương pháp giải

Bài toán 1. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y= f(x) tại điểm M(x0; f(x0)).

- Tính đạo hàm của hàm số y= f(x)

⇒ f’( x0).

-Tiếp tuyến của đồ thị hàm số y= f(x) tại M( x0;y0) là:

y- y0= f’(x0) ( x- x0)

Bài toán 2. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y= f(x) biết hoành độ tiếp điểm x= x0.

+ Tính y0= f(x0).

+ Tính đạo hàm của hàm số ⇒ f^' (x0 )

⇒ phương trình tiếp tuyến: y- y0= f’(x0) ( x- x0)

Bài toán 3. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y= f(x) biết tung độ tiếp điểm bằng y0.

+ Gọi M(x0; y0) là tiếp điểm

+ Giải phương trình f(x)= y0 ta tìm được các nghiệm x0.

+ Tính đạo hàm của hàm số ⇒ f'(x0)

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số.

3. Viết về phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại 1 điểm

Ví dụ 1. Cho hàm số y= x3- 2x+ 1. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm M( 0;1 )

A. y= 2x+ 3         B. y= -2x + 1         C.y= 4x+1         D. y= - 4x+1

Hướng dẫn giải

+ Đạo hàm của hàm số đã cho là: y'= 3x2- 2

⇒ y'(0)= -2

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm M( 0;1) là:

y- 1= -2(x-0) hay y= -2x + 1

Chọn B.

Ví dụ 2. Cho hàm số y= x2 + 2x - 6. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ là 1?

A. y= 2x+1         B. y= - 6x+ 1         C. y= 4x- 7         D. y= 3x-

Hướng dẫn giải

+ Ta có: y(1) = 12+ 2.1 – 6= -3

+ Đạo hàm của hàm số đã cho là: y’(x)= 2x+ 2

⇒ y’(1) = 2.1+ 2= 4

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ x= 1 là:

y+ 3= 4( x- 1) hay y= 4x- 7

Chọn C.

Ví dụ 3. Cho hàm số y= x3 + 4x + 2. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có tung độ là 2?

A. y= 4x+ 2         B. y = - 2x+ 1         C. y= 3x+ 1         D. y= 6x+ 1

Hướng dẫn giải

+ Xét phương trình: x3+ 4x+ 2= 2

⇔ x3+ 4x = 0 ⇔x= 0

+ Đạo hàm của hàm số đã cho là: y’ = 3x2 + 4

⇒ y’( 0) = 4

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có tung độ là 2:

y- 2= 4( x – 0) hay y= 4x+ 2

Chọn A.

Ví dụ 4. Cho hàm số y= - x3 + 2x2+ 2x+1 có đồ thị (C). Gọi A là giao điểm của đồ thị (C) với trục tung. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm A?

A. y= - 2x+ 1         B. y= 3x- 2         C. y= 4x+ 1         D. y= 2x+ 1

Hướng dẫn giải

+ Do A là giao điểm của đồ thị (C) với trục tung nên tọa độ điểm A( 0; 1) .

+ Đạo hàm y’= - 3x2+ 4x + 2

⇒ y’( 0) = 2

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm A là:

y- 1= 2( x- 0) hay y= 2x+ 1

chọn D.

Ví dụ 5. Cho hàm số y= x2- 3x+ 2. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành ?

A. y= -x+ 1 và y= x - 2         B. y= x+ 1 và y= - x+ 3

C. y= - 2x + 1 và y= x- 2         D. Đáp án khác

Hướng dẫn giải

+ Giao điểm của đồ thị hàm số đã cho với trục hoành là nghiệm phương trình :

x2- 3x+2 = 0

Vậy đồ thị của hàm số đã cho cắt trục hoành tại hai điểm là A( 1; 0) và B( 2; 0).

+ Đạo hàm của hàm số đã cho: y’= 2x- 3

+ Tại điểm A( 1; 0) ta có: y’( 1)= - 1

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại A là:

y- 0= -1( x-1) hay y= - x+ 1

+ tại điểm B( 2; 0) ta có y’( 2)= 1

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại B là :

y- 0= 1( x- 2) hay y= x- 2

Vậy có hai tiếp tuyến thỏa mãn là: y= -x+ 1 và y= x- 2

Chọn A.

Ví dụ 6. Cho hai đường thẳng d1: 2x+ y- 3= 0 và d2: x+ y – 2= 0. Gọi A là giao điểm của hai đường thẳng đã cho. Cho hàm số y= x2+ 4x+ 1 có đồ thị (C) . Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) tại điểm A.

A. y= 3x- 5         B.y= 6x+ 1         C. y= 6x – 5         D. y= 2x+ 1

Hướng dẫn giải

+ Giao điểm của hai đường thẳng d1 và d2 là nghiệm hệ phương trình:

Vậy hai đường thẳng đã cho cắt nhau tại A( 1; 1).

+ Đạo hàm của hàm số đã cho là: y’= 2x+ 4

⇒ y’( 1) = 6.

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị ( C) tại điểm A( 1; 1) là:

y-1= 6( x- 1) hay y= 6x- 5

Chọn C.

Ví dụ 7. Cho hàm số y =x4+ 2x2+ 1 có đồ thị ( C). Gọi d là tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại điểm có hoành độ nguyên dương nhỏ nhất. Đường thẳng d song song với đường thẳng nào?

A. y= - 6x         B. y= 8x         C. y= - 10x         D. y= 12x

Hướng dẫn giải

+ Đạo hàm của hàm số đã cho là: y’= 4x3+ 4x

+ Số nguyên dương nhỏ nhất là 1. Ta viết phương trình tiếp tuyến của đồ thi (C) tại điểm có hoành độ là 1.

+ ta có; y’(1)= 8 và y(1)=4

⇒ Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số ( C) tại điểm có hoành độ là 1 là:

y- 4= 8( x- 1) hay y= 8x- 4

⇒ Đường thẳng d song song với đường thẳng y= 8x

Chọn B.

Ví dụ 8.Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y=( x- 1)2( x- 2) tại điểm có hoành độ x= 2 là

A. y= - 2x- 1         B. y= x+ 1         C. y= 3x+ 1         D. y= x- 2

Hướng dẫn giải

+Gọi M(x0 ; y0) là tọa độ tiếp điểm.

Từ x0=2 ⇒ y0= 0

+ Ta có : y= (x-1)2( x-2)= ( x2-2x+ 1) ( x- 2)

Hay y= x3- 4x2+ 5x- 2

⇒ Đạo hàm của hàm số đã cho là : y’= 3x2- 8x + 5

⇒ y’(2)= 1

Vậy phương trình tiếp tuyến cần tìm là :

y- 0= 1( x- 2) hay y= x- 2

chọn D.

Xem thêm: Tìm m để hàm số đồng biến, nghịch biến trên khoảng nhanh nhất