Sách giáo khoa Toán 12 Tập một

Giải Bài 1.21 trang 33 SGK Toán 12

Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số   Đã kiểm chéo

Đề bài

Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của các hàm số sau:
a) $y = -x^3 + 3x + 1$;
b) $y = x^3 + 3x^2 - x - 1$.

Lời giải

## a) $y = -x^3 + 3x + 1$

1. Tập xác định: $D = \mathbb{R}$.

2. Sự biến thiên:

Ta có $y' = -3x^2 + 3 = -3(x^2 - 1)$.

$y' = 0 \Leftrightarrow x = -1$ hoặc $x = 1$.

- Trên khoảng $(-1; 1)$: $y' > 0$ nên hàm số đồng biến.
- Trên các khoảng $(-\infty; -1)$ và $(1; +\infty)$: $y' < 0$ nên hàm số nghịch biến.

Cực trị: Hàm số đạt cực tiểu tại $x = -1$, $y_{CT} = y(-1) = -(-1)^3 + 3(-1) + 1 = -1$; đạt cực đại tại $x = 1$, $y_{CĐ} = y(1) = -1 + 3 + 1 = 3$.

Giới hạn: $\lim\limits_{x \to -\infty} y = +\infty$; $\lim\limits_{x \to +\infty} y = -\infty$.

Bảng biến thiên:

| $x$ | $-\infty$ | | $-1$ | | $1$ | | $+\infty$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $y'$ | | $-$ | $0$ | $+$ | $0$ | $-$ | |
| $y$ | $+\infty$ | $\searrow$ | $-1$ | $\nearrow$ | $3$ | $\searrow$ | $-\infty$ |

3. Đồ thị:

- $y'' = -6x$; $y'' = 0 \Leftrightarrow x = 0$, $y(0) = 1$. Vậy đồ thị có điểm uốn $I(0; 1)$ và nhận $I$ làm tâm đối xứng.
- Giao với trục $Oy$: $(0; 1)$.
- Một số điểm: $(-2; 3)$, $(-1; -1)$, $(0; 1)$, $(1; 3)$, $(2; -1)$.

Đồ thị là đường cong bậc ba đi lên rồi xuống, có dạng "chữ N ngược", đi xuống ở hai nhánh vô cực (nhánh trái đi lên $+\infty$, nhánh phải đi xuống $-\infty$), nhận $I(0; 1)$ làm tâm đối xứng.

---

## b) $y = x^3 + 3x^2 - x - 1$

1. Tập xác định: $D = \mathbb{R}$.

2. Sự biến thiên:

Ta có $y' = 3x^2 + 6x - 1$.

$y' = 0 \Leftrightarrow x = \dfrac{-3 \pm 2\sqrt{3}}{3} = -1 \pm \dfrac{2\sqrt{3}}{3}$.

Đặt $x_1 = -1 - \dfrac{2\sqrt{3}}{3} \approx -2{,}15$ và $x_2 = -1 + \dfrac{2\sqrt{3}}{3} \approx 0{,}15$.

- Trên các khoảng $(-\infty; x_1)$ và $(x_2; +\infty)$: $y' > 0$ nên hàm số đồng biến.
- Trên khoảng $(x_1; x_2)$: $y' < 0$ nên hàm số nghịch biến.

Cực trị: Thực hiện phép chia $y$ cho $y'$ ta được $y = \left(\dfrac{x}{3} + \dfrac{1}{3}\right)y' - \dfrac{8}{3}x - \dfrac{2}{3}$. Tại các điểm cực trị $y' = 0$ nên $y = -\dfrac{8}{3}x - \dfrac{2}{3}$.

- Cực đại tại $x_1$: $y_{CĐ} = 2 + \dfrac{16\sqrt{3}}{9} \approx 5{,}08$.
- Cực tiểu tại $x_2$: $y_{CT} = 2 - \dfrac{16\sqrt{3}}{9} \approx -1{,}08$.

Giới hạn: $\lim\limits_{x \to -\infty} y = -\infty$; $\lim\limits_{x \to +\infty} y = +\infty$.

Bảng biến thiên:

| $x$ | $-\infty$ | | $x_1 \approx -2{,}15$ | | $x_2 \approx 0{,}15$ | | $+\infty$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $y'$ | | $+$ | $0$ | $-$ | $0$ | $+$ | |
| $y$ | $-\infty$ | $\nearrow$ | $5{,}08$ | $\searrow$ | $-1{,}08$ | $\nearrow$ | $+\infty$ |

3. Đồ thị:

- $y'' = 6x + 6$; $y'' = 0 \Leftrightarrow x = -1$, $y(-1) = -1 + 3 + 1 - 1 = 2$. Vậy đồ thị có điểm uốn $I(-1; 2)$ và nhận $I$ làm tâm đối xứng.
- Giao với trục $Oy$: $(0; -1)$.
- Một số điểm: $(-3; -7)$, $(-1; 2)$, $(0; -1)$, $(1; 2)$.

Đồ thị là đường cong bậc ba đi lên (chữ N), có nhánh trái đi xuống $-\infty$, nhánh phải đi lên $+\infty$, nhận điểm uốn $I(-1; 2)$ làm tâm đối xứng.

Đáp số

Đồng biến trên $(-1; 1)$, nghịch biến trên $(-\infty; -1)$ và $(1; +\infty)$; cực tiểu $(-1; -1)$, cực đại $(1; 3)$; điểm uốn $(0; 1)$Đồng biến trên $(-\infty; -2{,}15)$ và $(0{,}15; +\infty)$, nghịch biến trên $(-2{,}15; 0{,}15)$; cực đại $\approx (-2{,}15; 5{,}08)$, cực tiểu $\approx (0{,}15; -1{,}08)$; điểm uốn $(-1; 2)$

Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.