Đại lượng biểu thị tốc độ nhanh chậm của chuyển động tại một thời điểm là v(x₀), là đạo hàm của hàm số theo thời gian biểu thị quỹ đạo chuyển động của tên lửa.

Câu 2

Tính vận tốc tức thời của viên bi tại thời điểm x₀ =1 (s) trong bài toán tìm vận tốc tức thời nêu ở trên.

Xem đáp án

Lời giải

Ta có vận tốc tức thời tại thời điểm x₀ của viên bi là $v (x_{0}) = \lim_{x_{1} \to x_{0}} \frac{f (x_{1}) - f (x_{0})}{x_{1} - x_{0}}$ với $f (x) = \frac{1}{2} g x^{2} .$

Vận tốc tức thời của viên bi tại thời điểm x₀ =1 (s) là:

$v (x_{0}) = v (1) = \lim_{x_{1} \to 1} \frac{f (x_{1}) - f (1)}{x_{1} - 1} = \lim_{x_{1} \to 1} \frac{\frac{1}{2} g x_{1}^{2} - \frac{1}{2} g \cdot 1^{2}}{x_{1} - 1}$

$= \lim_{x_{1} \to 1} \frac{\frac{1}{2} g (x_{1}^{2} - 1)}{x_{1} - 1} = \lim_{x_{1} \to 1} \frac{\frac{1}{2} g (x_{1} - 1) (x_{1} + 1)}{x_{1} - 1}$

$= \lim_{x_{1} \to 1} \frac{1}{2} g (x_{1} + 1) = \frac{1}{2} g (1 + 1) = g \approx 9, 8$ (m/s).

Câu 3

Tính đạo hàm của hàm số $f (x) = \frac{1}{x}$ tại x₀ = 2 bằng định nghĩa.

Xem đáp án

Lời giải

⦁ Xét ∆x là số gia của biến số tại điểm x₀ = 2.

Ta có: $Δ y = f (2 + Δ x) - f (2) = \frac{1}{2 + Δ x} - \frac{1}{2}$

$= \frac{2}{2 \cdot (2 + Δ x)} - \frac{2 + Δ x}{2 \cdot (2 + Δ x)} = \frac{- Δ x}{2 \cdot (2 + Δ x)}$

Suy ra $\frac{Δ y}{Δ x} = \frac{\frac{- Δ x}{2 (2 + Δ x)}}{Δ x} = - \frac{1}{2 (2 + Δ x)}$

⦁ Ta thấy $\lim_{Δ x \to 0} \frac{Δ y}{Δ x} = \lim_{Δ x \to 0} \frac{- 1}{2 (2 + Δ x)} = \frac{- 1}{2 (2 + 0)} = \frac{- 1}{4} .$

Vậy $f^{'} (2) = \frac{- 1}{4} .$

Câu 4

Tính đạo hàm của hàm số f(x) = x³ tại điểm x bất kì bằng định nghĩa.

Xem đáp án

Lời giải

⦁ Xét ∆x là số gia của biến số tại điểm x.

Ta có ∆y = f(x + ∆x) – f(x) = (x + ∆x)³ – x³

= x³ + 3x²∆x + 3x(∆x)² + (∆x)³ – x³

= 3x²∆x + 3x(∆x)² + (∆x)³

= ∆x[3x² + 3x∆x + (∆x)²]

Suy ra $\frac{Δ y}{Δ x} = \frac{Δ x [3 x^{2} + 3 x Δ x + {(Δ x)}^{2}]}{Δ x} = 3 x^{2} + 3 x Δ x + {(Δ x)}^{2} .$

⦁ Ta thấy $\lim_{Δ x \to 0} \frac{Δ y}{Δ x} = \lim_{Δ x \to 0} [3 x^{2} + 3 x \cdot Δ x + {(Δ x)}^{2}] = 3 x^{2} + 3 Δ x \cdot 0 + 0^{2} = 3 x^{2} .$

Vậy f’(x) = 3x².

Câu 5

Cho hàm số y = f(x) có đồ thị (C), một điểm M₀ cố định thuộc (C) có hoành độ x₀. Với mỗi điểm M thuộc (C) khác M₀, kí hiệu x_M là hoành độ của điểm M và k_M là hệ số góc của cát tuyến M₀M. Giả sử tồn tại giới hạn hữu hạn $k_{0} = \lim_{x_{M} \to x_{0}} k_{M} .$ Khi đó, ta coi đường thẳng M₀T đi qua M₀ và có hệ số góc k₀ là vị trí giới hạn của cát tuyến M₀M khi điểm M di chuyển dọc theo (C) dần tới M₀.

Đường thẳng M₀T được gọi là tiếp tuyến của (C) tại điểm M₀, còn M₀ được gọi là tiếp điểm (Hình 3).

a) Xác định hệ số góc k₀ của tiếp tuyến M₀T theo x₀.

Xem đáp án

Lời giải

a) Từ M₀(x₀; y₀) và M(x_M; y_M) ta có $\vec{M_{0} M} = (x_{M} - x_{0}; y_{M} - y_{0})$

Đường cát tuyến M₀M nhận $\vec{M_{0} M} = (x_{M} - x_{0}; y_{M} - y_{0})$ làm vectơ chỉ phương nên có hệ số góc là $k_{M} = \frac{y_{M} - y_{0}}{x_{M} - x_{0}} = \frac{f (x_{M}) - f (x_{0})}{x_{M} - x_{0}}$

Khi đó $k_{0} = \lim_{x_{M} \to x_{0}} k_{M} = \lim_{x_{M} \to x_{0}} \frac{f (x_{M}) - f (x_{0})}{x_{M} - x_{0}} = f^{'} (x_{0}) .$

Vậy k₀ = f’(x₀).

Câu 6