Sách giáo khoa Toán 12 Tập một

Giải Bài 1.11 trang 20 SGK Toán 12

Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số   Đã kiểm chéo

Đề bài

Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số sau:
a) $y = x^4 - 2x^2 + 3$;
b) $y = xe^{-x}$;
c) $y = x\ln x$;
d) $y = \sqrt{x - 1} + \sqrt{3 - x}$.

Lời giải

## a) $y = x^4 - 2x^2 + 3$

Tập xác định: $D = \mathbb{R}$.

Ta có $y' = 4x^3 - 4x = 4x(x^2 - 1)$.

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

Bảng biến thiên:

| $x$ | $-\infty$ | | $-1$ | | $0$ | | $1$ | | $+\infty$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $y'$ | | $-$ | $0$ | $+$ | $0$ | $-$ | $0$ | $+$ | |
| $y$ | $+\infty$ | $\searrow$ | $2$ | $\nearrow$ | $3$ | $\searrow$ | $2$ | $\nearrow$ | $+\infty$ |

Với $y(-1) = y(1) = 1 - 2 + 3 = 2$ và $y(0) = 3$.

Khi $x \to \pm\infty$ thì $y \to +\infty$ nên hàm số không có giá trị lớn nhất.

Từ bảng biến thiên: $\min_{\mathbb{R}} y = 2$ tại $x = -1$ và $x = 1$.

## b) $y = x e^{-x}$

Tập xác định: $D = \mathbb{R}$.

Ta có $y' = e^{-x} + x\cdot(-e^{-x}) = e^{-x}(1 - x)$.

Vì $e^{-x} > 0$ nên $y' = 0 \Leftrightarrow x = 1$; $y' > 0$ khi $x < 1$, $y' < 0$ khi $x > 1$.

Bảng biến thiên:

| $x$ | $-\infty$ | | $1$ | | $+\infty$ |
|---|---|---|---|---|---|
| $y'$ | | $+$ | $0$ | $-$ | |
| $y$ | $-\infty$ | $\nearrow$ | $\dfrac{1}{e}$ | $\searrow$ | $0$ |

Với $y(1) = 1\cdot e^{-1} = \dfrac{1}{e}$. Khi $x \to -\infty$ thì $y \to -\infty$; khi $x \to +\infty$ thì $y \to 0$.

Vậy hàm số đạt giá trị lớn nhất $\max_{\mathbb{R}} y = \dfrac{1}{e}$ tại $x = 1$, và không có giá trị nhỏ nhất (vì $y \to -\infty$).

## c) $y = x \ln x$

Tập xác định: $D = (0; +\infty)$.

Ta có $y' = \ln x + x\cdot\dfrac{1}{x} = \ln x + 1$.

$y' = 0 \Leftrightarrow \ln x = -1 \Leftrightarrow x = \dfrac{1}{e}$; $y' < 0$ khi $0 < x < \dfrac{1}{e}$, $y' > 0$ khi $x > \dfrac{1}{e}$.

Bảng biến thiên:

| $x$ | $0$ | | $\dfrac{1}{e}$ | | $+\infty$ |
|---|---|---|---|---|---|
| $y'$ | | $-$ | $0$ | $+$ | |
| $y$ | $0$ | $\searrow$ | $-\dfrac{1}{e}$ | $\nearrow$ | $+\infty$ |

Với $y\left(\dfrac{1}{e}\right) = \dfrac{1}{e}\ln\dfrac{1}{e} = \dfrac{1}{e}\cdot(-1) = -\dfrac{1}{e}$. Khi $x \to +\infty$ thì $y \to +\infty$ nên hàm số không có giá trị lớn nhất.

Vậy $\min_{(0;+\infty)} y = -\dfrac{1}{e}$ tại $x = \dfrac{1}{e}$.

## d) $y = \sqrt{x-1} + \sqrt{3-x}$

Tập xác định: Cần $x - 1 \ge 0$ và $3 - x \ge 0 \Rightarrow D = [1; 3]$.

Với $x \in (1; 3)$: $y' = \dfrac{1}{2\sqrt{x-1}} - \dfrac{1}{2\sqrt{3-x}}$.

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

Tính giá trị tại $x = 2$ và hai đầu mút:

$$y(1) = \sqrt{0} + \sqrt{2} = \sqrt{2}, \quad y(3) = \sqrt{2} + \sqrt{0} = \sqrt{2}, \quad y(2) = \sqrt{1} + \sqrt{1} = 2.$$

So sánh: $2 > \sqrt{2}$. Vậy trên đoạn $[1;3]$:

$$\max_{[1;3]} y = 2 \text{ tại } x = 2; \qquad \min_{[1;3]} y = \sqrt{2} \text{ tại } x = 1 \text{ và } x = 3.$$

Đáp số

a) GTNN = 2 tại $x=\pm1$; không có GTLNb) GTLN = $\dfrac{1}{e}$ tại $x=1$; không có GTNNc) GTNN = $-\dfrac{1}{e}$ tại $x=\dfrac{1}{e}$; không có GTLNd) GTLN = 2 tại $x=2$; GTNN = $\sqrt{2}$ tại $x=1$ và $x=3$

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