Viết phương trình tiếp tuyến khi biết hệ số góc - Toán lớp 11

---

Viết phương trình tiếp tuyến khi biết hệ số góc

Với Viết phương trình tiếp tuyến khi biết hệ số góc Toán lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Viết phương trình tiếp tuyến khi biết hệ số góc từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Toán lớp 11.

A. Phương pháp giải & Ví dụ

- Gọi (Δ) là tiếp tuyến cần tìm có hệ số góc k.

- Giả sử M(x_o ; y_o) là tiếp điểm. Khi đó xo thỏa mãn: f ’(x_o) = k (*)

- Giải (*) tìm x_o. Suy ra y_o = f(x_o)

- Phương trình tiếp tuyến cần tìm là: y = k( x - x_o) + y_o

Chú ý: Đối với bài toán này ta cần lưu ý một số vấn đề sau:

   + Số tiếp tuyến của đồ thị chính là số nghiệm của phương trình : f’(x) = k

   + Cho hai đường thẳng d₁ : y = k₁x + b₁ và d₂ : y = k₂x + b₂. Khi đó

Nếu đường thẳng d cắt các trục Ox, Oy lần lượt tại A, B thì tan(∠OAB) = ± OA/OB, trong đó hệ số góc của d được xác định bởi y’(x) = tan(∠OAB)

Ví dụ minh họa

Bài 1: Tìm tiếp tuyến của đồ thị hàm số có hệ số góc k = -9 ?

Hướng dẫn:

Tập xác định: D = R

Đạo hàm: y’ = x² + 6x

Ta có:

k = -9 ⇔ y’(x_o) = - 9

⇔ x_o² + 6x_o = -9

⇔ (x_o + 3)² = 0

⇔ x_o = -3 ⇒ y_o = 16

Phương trình tiếp tuyến cần tìm là (d): y = -9(x + 3) + 16 = -9x – 11

Bài 2: 1. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C): y = - x⁴ – x² + 6, biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng

2. Cho hàm số có đồ thị là (C). Tìm trên đồ thị (C) điểm mà tại đó tiếp tuyến của đồ thị vuông góc với đường thẳng

Hướng dẫn:

1. Hàm số đã cho xác định D = R

Gọi (t) là tiếp tuyến của đồ thị (C) của hàm số và (t) vuông góc với đường thẳng y = (1/6)x - 1, nên đường thẳng (t) có hệ số góc bằng -6

Cách 1: Gọi M(x_o ; y_o) là tọa độ tiếp điểm của tiếp tuyến (t) và đồ thị (C) của hàm số . Khi đó, ta có phương trình:

y’(x_o) = -6 ⇔ -4x_o³ - 2x_o = -6 ⇔ (x_o-1)(2x_o²+2x_o+3) = 0   (*).

Vì 2x_o² + 2x_o + 3 > 0 ∀x_o ∈ R nên phương trình

(*) ⇔ x_o = 1 ⇒ y_o = 4 ⇒ M(1;4)

Phương trình tiếp tuyến cần tìm là: y = -6(x – 1) + 4 = -6x + 10

Cách 2: Phương trình (t) có dạng y = -6x + m

(t) tiếp xúc (C) tại điểm M(x_o ; y_o) khi hệ phương trình sau có nghiệm x_o

có nghiệm x_o ⇔

2. Hàm số đã cho xác định D = R

Ta có: y’ = x² – 1

Gọi M(x_o ; y_o) ∈(C) ⇔

Tiếp tuyến Δ tại điểm M có hệ số góc: y’(x_o) = x_o² - 1

Đường thẳng d: y = (-1/3)x + 2/3 có hệ số góc k = (-1/3)

Vậy có 2 điểm M(-2; 0) hoặc M = (2; 4/3) là tọa độ cần tìm.

Bài 3: Cho hàm số Viết phương trình tiếp tuyến của (C) biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = (1/3)x + 2.

Hướng dẫn:

TXĐ: D = R\{1}

Ta có

Gọi M(x_o; y_o) là tiếp điểm. Vì tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = (1/3)x + 2 nên ta có

   + Với M(0; -1) thì phương trình tiếp tuyến là: y = -3x – 1

   + Với M(2; 5) thì phương trình tiếp tuyến là: y = -3(x – 2) + 5 = -3x + 11

Bài 4: Trong các tiếp tuyến tại các điểm trên đồ thị hàm số y = x³ – 3x² + 2, tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Tập xác định: D = R

Đạo hàm: y’ = 3x² – 6x = 3(x-1)² - 3 ≥ -3

Vậy trong các tiếp tuyến tại các điểm trên đồ thị hàm số đã cho, tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất bằng -3

Bài 5: Cho hàm số có đồ thị (H). Viết phương trình đường thẳng Δ vuông góc với đường thẳng d: y = - x + 2 và tiếp xúc với (H).

Hướng dẫn:

Tập xác định: D = R\{0}

Đạo hàm: y’ = 4/(x²)

Đường thẳng Δ vuông góc với đường thẳng d: y = -x + 2 nên Δ có hệ số góc bằng 1. Ta có phương trình:

Tại M(2; 0). Phương trình tiếp tuyến là y = 1.(x – 2) = x – 2

Tại N(-2; 4). Phương trình tiếp tuyến là y = x + 2 + 4 = x + 6

Bài 6: Lập phương trình tiếp tuyến của đường cong (C): y = x³ + 3x² – 8x + 1, biết tiếp tuyến đó song song với đường thẳng Δ: y = x + 2017?

Hướng dẫn:

Tập xác định: D = R

Đạo hàm: y’ = 3x² + 6x – 8

Tiếp tuyến cần tìm song song với đường thẳng Δ: y = x + 2017 nên hệ số góc của tiếp tuyến là 1

Ta có phương trình

Tại M(1; -3). Phương trình tiếp tuyến là y = x – 1 – 3 = x – 4

Tại N(-3; 25). Phương trình tiếp tuyến là y = x + 3 + 25 = x + 28

Bài 7: Cho hàm số y = -x³ + 3x² – 3 có đồ thị (C). Số tiếp tuyến của (C) vuông góc với đường thẳng y = (1/9)x + 2017 là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Tiếp tuyến của (C) vuông góc với đường thẳng y = (1/9)x + 2017 có dạng Δ: y = -9x + c

Δ là tiếp tuyến của (C) ⇔ hệ phương trình

có nghiệm

⇔

Vậy có hai giá trị c thỏa mãn.

B. Bài tập vận dụng

Bài 1: Hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại giao điểm của đồ thị hàm số với trục hoành bằng :

A. 9            B. 1/9            C. -9            D. -1/9

Lời giải:

Đáp án: A

Chọn A

Tập xác định: D = R\{1}

Đạo hàm: y' = 1/(x-1)²

Đồ thị hàm số cắt trục hoành tại A(2/3; 0)

Hệ số góc của tiếp tuyến là y’ (2/3) = 9

Bài 2: Hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại giao điểm với trục tung bằng:

A. -2            B. 2            C. 1            D. -1

Lời giải:

Đáp án: B

Chọn B

Tập xác định: D = R\{-1}

Đạo hàm: y’ = 2/(x+1)²

Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm có x_o = 0 ⇒ y’(0) = 2

Bài 3: Cho hàm số y = x³ – 3x² có đồ thị (C) có bao nhiêu tiếp tuyến của (C) song song đường thẳng y = 9x + 10

A. 1            B. 3            C. 2            D. 4

Lời giải:

Đáp án: C

Chọn C

Tập xác định: D = R

Đạo hàm: y’ = 3x² – 6x.     k = 9 ⇒ 3x_o² - 6x_o = 9

Vậy có 2 tiếp tuyến thỏa mãn yêu cầu bài toán

Bài 4: Gọi (C) là đồ thị của hàm số y = x⁴ + x. Tiếp tuyến của (C) vuông góc với đường thẳng d: x + 5y = 0 có phương trình là:

A. y = 5x – 3

B. y = 3x – 5

C. y = 2x – 3

D. y = x + 4

Lời giải:

Đáp án: A

Chọn A

Ta có : y’ = 4x³ + 1

Vì tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = (-1/5)x nên tiếp tuyến có hệ số góc là 5

Khi đó ta có :

4x³ + 1 = 5 ⇔ x = 1 ⇒ y = 2

Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại M(1 ; 2) có dạng

y = 5(x – 1) + 2 = 5x – 3

Bài 5: Gọi (C) là đồ thị hàm số . Tìm tọa độ các điểm trên (C) mà tiếp tuyến tại đó với (C) vuông góc với đường thẳng có phương trình y = x + 4

A. (1 + √3; 5+3√3), (1-√3; 5-3√3)

B. (2; 12)

C. (0; 0)

D. (-2; 0)

Lời giải:

Đáp án: A

Chọn A

Tập xác định: D = R\{1}

Đạo hàm:

Giả sử a là hoành độ điểm thỏa mãn yêu cầu bài toán ⇒ y’(a) = -1

Bài 6: Biết tiếp tuyến (d) của hàm số y = x³ – 2x + 2 vuông góc với đường phân giác góc phần tư thứ nhất. Phương trình (d) là:

Lời giải:

Đáp án: C

Chọn C.

Tập xác định: D = R

y’ = 3x² – 2

Đường phân giác góc phần tư thứ nhất có phương trình Δ: x = y

⇒(d) có hệ số góc là – 1

3x² – 2 = -1 ⇔ x = ± 1/√3

Phương trình tiếp tuyến cần tìm là

và

Bài 7: Tìm hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị y = tanx tại điểm có hoành độ x = π/4.

A. k = 1            B. k = 0,5            C. k = √2/2            D. 2

Lời giải:

Đáp án: D

Chọn D

Hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị y = tanx tại điểm có hoành độ x = π/4 là k = y’( π/4) = 2

Bài 8: Hệ số góc của tiếp tuyến của đường cong tại điểm có hoành độ x_o = π là:

A.-√3/12            B. √3/12             C. -1/12            D. 1/12

Lời giải:

Đáp án: C

Chọn C

Bài 9: Cho hàm số y = x³ – 6x² + 7x + 5 (C). Tìm trên (C) những điểm có hệ số góc tiếp tuyến tại điểm đó bằng -2?

A. (-1; -9); (3; -1)

B. (1; 7); (3; -1)

C. (1; 7); (-3; -97)

D. (1; 7); (-1; -9)

Lời giải:

Đáp án: B

Chọn B

Gọi M(x_o ; y_o) là tọa độ tiếp điểm. Ta có y’ = 3x² – 12x + 7

Hệ số góc của tiếp tuyến bằng -2

⇒ y’(x_o) = -2 ⇔ 3x_o² - 12x_o + 7 = -2 ⇔

Bài 10: Cho hàm số tiếp tuyến của đồ thị hàm số vuông góc với đường thẳng d: 3y – x + 6 = 0 là

A. y = -3x – 3; y = -3x – 11

B. y = -3x – 3; y = -3x + 11

C. y = -3x + 3; y = -3x – 11

D. y = -3x – 3; y = 3x – 11

Lời giải:

Đáp án: A

Chọn A

d: 3y – x + 6 = 0 ⇔ y = (1/3)x - 2

Gọi M(x_o; y_o) là tọa độ tiếp điểm. Ta có

Tiếp tuyến vuông góc với d nên hệ số góc của tiếp tuyến là -3 nên y’(x_o) = -3

Với x_o = -3/2 ⇒ y_o = 3/2 ⇒ phương trình tiếp tuyến: y = -3(x + 3/2) + 3/2 = -3x-3

Với x_o = -5/2 ⇒ y_o = (-7)/2 ⇒ phương trình tiếp tuyến: y = -3(x + 5/2)-7/2 = -3x-11

Bài 11: Tìm m để tiếp tuyến của đồ thị hàm số y = (2m – 1)x⁴ – m + 5/4 tại điểm có hoành độ x = - 1 vuông góc với đường thẳng d : y = 2x – y – 3 = 0

A. 3/4            B. 1/4            C. 7/16            D. 9/16

Lời giải:

Đáp án: D

Chọn D

d : y = 2x – y – 3 = 0 ⇔ y = 2x – 3, hệ số góc của đường thẳng d là 2

y’ = 4(2m – 1)x³

Hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số y = (2m – 1)x⁴ – m + 5/4 tại điểm có hoành độ x = -1 là y’(-1) = -4(2m – 1)

Ta có 2. -4(2m – 1) = -1 ⇔ m = 9/16

Bài 12: Cho hàm số có đồ thị cắt trục tung tại A(0 ; -1), tiếp tuyến tại A có hệ số góc k = -3. Các giá trị của a, b là

A. a = 1, b = 1

B. a = 2, b = 1

C. a = 1, b = 2

D. a = 2, b = 2

Lời giải:

Đáp án: B

Chọn B

A(0; - 1) ∈(C) nên ta có: -1 = b/(-1) ⇔ b = 1

Ta có Hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị tại điểm A là:

k = y’(0) = -a – b = -3 ⇔ a = 3 – b = 2.

Bài 13: Điểm M trên đồ thị hàm số y = x³ - 3x² - 1 mà tiếp tuyến tại đó có hệ số góc k bé nhất trong tất cả các tiếp tuyến của đồ thị thì M, k là

A. M(1; -3), k = -3

B. M(1; 3), k = -3

C. M(1; -3), k = 3

D. M(-1; -3), k = -3

Lời giải:

Đáp án: A

Chọn A.

Gọi M(x_o ; y_o). Ta có y’ = 3x² – 6x

Hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị tại M là :

k = y’(x_o) = 3x_o² - 6x_o = 3(x_o - 1)² - 3 ≥ -3

Vậy k bé nhất bằng -3 khi x_o = 1, y_o = -3

Bài 14: Cho hàm số y = x³ + 3x² - 6x + 1 (C). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C) biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = (-1/18)x + 1

A. y = 18x + 8 và y = 18x -27

B. y = 18x + 8 và y = 18x - 2

C. y = 18x + 81 và y = 18x - 2

D. y = 18x + 81 và y = 18x - 27

Lời giải:

Đáp án: D

Chọn D.

Gọi M(x_o; y_o) là tiếp điểm

Ta có: y’ = 3x² + 6x – 6

Vì tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng y = (-1/18)x + 1 nên ta có:

y'(x_o) = 18 ⇔ 3x_o² + 6x_o - 6 = 18 ⇔

Từ đó ta tìm được hai tiếp tuyến: y = 18x + 81 và y = 18x – 27

Bài 15: Cho hàm số y = x³ - 3x + 1 (C). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị (C), biết hệ số góc của tiếp tuyến bằng 9

A. y = 9x - 1 hay y = 9x + 17

B. y = 9x - 1 hay y = 9x + 1

C. y = 9x - 13 hay y = 9x + 1

D. y = 9x - 15 hay y = 9x + 17

Lời giải:

Đáp án: D

Chọn D

Ta có: y’ = 3x² – 3. Gọi M(x_o ; y_o) là tiếp điểm

Ta có: y’(x_o) = 9 ⇔ 3x_o² - 3 = 9 ⇔ x_o = ±2

x_o = 2 ⇒ y_o = 3. Phương trình tiếp tuyến: y = 9(x – 2) + 3 = 9x – 15

x_o = -2 ⇒ y_o = -1. Phương trình tiếp tuyến: y = 9(x + 2) – 1 = 9x + 17