Bài giảng Lý thuyết

GTLN và GTNN của hàm số

1 Định nghĩa

Định nghĩa:

Cho hàm số $y=f(x)$ xác định trên tập hợp $D$.

  • Số $M$ được gọi là giá trị lớn nhất (GTLN) của hàm số $y=f(x)$ trên $D$, nếu $f(x) \le M$ với mọi $x \in D$ và tồn tại $x_0 \in D$ sao cho $f(x_0)=M$. Kí hiệu: $M = \max\limits_{D} f(x)$.
  • Số $m$ được gọi là giá trị nhỏ nhất (GTNN) của hàm số $y=f(x)$ trên $D$, nếu $f(x) \ge m$ với mọi $x \in D$ và tồn tại $x_0 \in D$ sao cho $f(x_0)=m$. Kí hiệu: $m = \min\limits_{D} f(x)$.

Chú ý: Ta quy ước khi chỉ nói giá trị lớn nhất hay giá trị nhỏ nhất của hàm số $y=f(x)$ (mà không cho rõ tập hợp $D$) thì ta hiểu đó là giá trị lớn nhất hay nhỏ nhất của hàm số $y=f(x)$ trên tập xác định của nó.

Nhận xét: Nếu biết đồ thị của hàm số trên tập hợp $D$, ta có thể xác định được giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên $D$.

Đồ thị mô tả GTLN
Đồ thị minh họa giá trị lớn nhất $M$
Đồ thị mô tả GTNN
Đồ thị minh họa giá trị nhỏ nhất $m$

2 Định lý và Quy tắc tìm GTLN, GTNN

Định lý:

Mọi hàm số liên tục trên đoạn $[a;b]$ đều có giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trên đoạn đó.

Đồ thị hàm số liên tục 1
Đồ thị hàm số liên tục 2
  • Nếu hàm số $f(x)$ đồng biến trên đoạn $[a;b]$ thì $\max\limits_{[a;b]} f(x) = f(b)$ và $\min\limits_{[a;b]} f(x) = f(a)$
  • Nếu hàm số $f(x)$ nghịch biến trên đoạn $[a;b]$ thì $\max\limits_{[a;b]} f(x) = f(a)$ và $\min\limits_{[a;b]} f(x) = f(b)$

Quy tắc tìm GTLN, GTNN trên một đoạn

Xét hàm số $y=f(x)$ liên tục trên đoạn $[a;b]$.

1

Tìm các điểm $x_1; x_2; ...; x_n$ trên khoảng $(a;b)$, tại đó $f'(x)$ bằng $0$ hoặc $f'(x)$ không xác định (gọi là các điểm tới hạn).

2

Tính các giá trị $f(a); f(x_1); f(x_2); ...; f(x_n); f(b)$.

3

So sánh các giá trị vừa tính. Tìm số lớn nhất $M$ và số nhỏ nhất $m$ thì:
$\begin{cases} M = \max\limits_{[a;b]} f(x) \\ m = \min\limits_{[a;b]} f(x) \end{cases}$

Quy tắc tìm GTLN, GTNN trên một khoảng

Xét hàm số $y=f(x)$ liên tục trên khoảng $(a;b)$.

1

Tìm các điểm $x_1; x_2; ...; x_n$ trên khoảng $(a;b)$, tại đó $f'(x)$ bằng $0$ hoặc $f'(x)$ không xác định (gọi là các điểm tới hạn).

2

Vẽ bảng biến thiên của hàm số trên $(a;b)$. Điền các điểm $x_1; x_2; ...; x_n$ trên khoảng $(a;b)$ vào bảng biến thiên, xét dấu đạo hàm và vẽ bảng biến thiên.

3

Dựa vào bảng biến thiên để kết luận về giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất.