Cho hàm số \(y=\,f(x)=\,a{{x}^{3}}+b{{x}^{2}}+cx+d,\,\) \((a,\,b,\,c,\,d\,\in \mathbb{R},\,a\ne \,0)\). Biết đồ thị \((C)\) của hàm số \(y=\,f(x)\) tiếp xúc với trục hoành tại điểm có hoành độ âm. ĐTHS \(y=\,{f}'(x)\) như hình vẽ. Tính diện tích \(S\) của hình phẳng tạo bởi đồ thị \((C)\) và trục hoành?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiDễ thấy \(y=\,{f}'(x)\) là hàm số bậc hai và từ đồ thị hàm số \(y=\,{f}'(x)\) ta suy ra
\(\left\{ \begin{align} & {f}'(x)=\,k(x+1)(x-3) \\ & {f}'(0)=-3 \\ \end{align} \right.\\ \Rightarrow \,k=1\,\Rightarrow \,{f}'(x)=\,(x+1)(x-3)\)
Hay \({f}'(x)=\,{{x}^{2}}-2x-3\) suy ra \(f(x)=\,\int{{f}'(x)\,dx=\,\frac{1}{3}{{x}^{3}}-{{x}^{2}}-3x+C}\).
Lại có: đồ thị \((C)\) của hàm số \(y=\,f(x)\) tiếp xúc với trục hoành tại điểm có hoành độ âm nên hàm số \(y=\,f(x)\) đạt cực trị tại điểm \({{x}_{0}}<0\).
Mà \({f}'(x)\) chỉ có một nghiệm âm là \(-1\) suy ra \({{x}_{0}}=\,-1\). Khi đó ta có \(f(-1)=0\).
Suy ra \(-\frac{1}{3}-1+3+C=\,0\,\)\( \Leftrightarrow \,C=\,-\frac{5}{3}.\)
Vậy \(y=\,f(x)=\frac{1}{3}{{x}^{3}}-{{x}^{2}}-3x-\frac{5}{3}\).
Xét phương trình hoành độ giao điểm của đồ thị \((C)\) và trục hoành:
\(\frac{1}{3}{{x}^{3}}-{{x}^{2}}-3x-\frac{5}{3}=\,0\,\)\( \Leftrightarrow \,\frac{1}{3}.{{(x+1)}^{2}}(x-5)=0\,\).
\(\Leftrightarrow \,\left[ \begin{align} & x=-1 \\ & x=5 \\ \end{align} \right.\)
Khi đó diện tích \(S\) của hình phẳng tạo bởi đồ thị \((C)\) và trục hoành được tính bởi công thức
\(S=\,\int\limits_{-1}^{5}\left| f(x) \right|\,dx\)\( =\int\limits_{-1}^{5}\left| \frac{1}{3}{{x}^{3}}-{{x}^{2}}-3x-\frac{5}{3} \right|\,dx=\)36.
Chọn D
Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán năm 2023-2024
Trường THPT Trần Cao Vân