Giải bài 23 trang 74 sách bài tập toán 11 - Cánh diều — Không quảng cáo

Đề bài

Cho hàm số $y = \frac{{x - 3}}{{x + 2}}$ có đồ thị $\left( C \right)$. Viết phương trình tiếp tuyến của $\left( C \right)$ trong mỗi trường hợp sau:

a) $d$ song song với đường thẳng $y = 5x - 2;$

b) $d$ vuông góc với đường thẳng $y =  - 20x + 1;$

Lời giải chi tiết

Ta có: $y' = \frac{{x + 2 - \left( {x - 3} \right)}}{{{{\left( {x + 2} \right)}^2}}} = \frac{5}{{{{\left( {x + 2} \right)}^2}}}.$

a) Vì tiếp tuyến đó song song với đường thẳng $y = 5x - 2$ nên tiếp tuyến có hệ số góc $k = 5.$

Gọi $M\left( {{x_0};{y_0}} \right)$ là tiếp điểm của tiếp tuyến của đồ thị.

$\Rightarrow y'\left( {{x_0}} \right) = 5 \Leftrightarrow \frac{5}{{{{\left( {{x_0} + 2} \right)}^2}}} = 5 \Leftrightarrow {\left( {{x_0} + 2} \right)^2} = 1 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{x_0} =  - 1\\{x_0} =  - 3\end{array} \right.$

Với ${x_0} =  - 1 \Rightarrow$ tiếp điểm ${M_1}\left( { - 1; - 4} \right) \Rightarrow$phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm ${M_1}\left( { - 1; - 4} \right)$ là:

$y = f'\left( { - 1} \right)\left( {x + 1} \right) + f\left( { - 1} \right) \Leftrightarrow y = 5\left( {x + 1} \right) - 4 \Leftrightarrow y = 5x + 1.$

Với ${x_0} =  - 3 \Rightarrow$ tiếp điểm ${M_2}\left( { - 3;6} \right) \Rightarrow$phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm ${M_2}\left( { - 3;6} \right)$ là:

$y = f'\left( { - 3} \right)\left( {x + 3} \right) + f\left( { - 3} \right) \Leftrightarrow y = 5\left( {x + 3} \right) + 6 \Leftrightarrow y = 5x + 21.$

b) Vì tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng $y =  - 20x + 1$ nên tiếp tuyến có hệ số góc $k = \frac{1}{{20}}.$

Gọi $N\left( {{x_0};{y_0}} \right)$ là tiếp điểm của tiếp tuyến của đồ thị.

$\Rightarrow y'\left( {{x_0}} \right) = \frac{1}{{20}} \Leftrightarrow \frac{5}{{{{\left( {{x_0} + 2} \right)}^2}}} = \frac{1}{{20}} \Leftrightarrow {\left( {{x_0} + 2} \right)^2} = 100 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{x_0} = 8\\{x_0} =  - 12\end{array} \right.$

Với ${x_0} = 8 \Rightarrow$ tiếp điểm ${M_1}\left( {8;\frac{1}{2}} \right) \Rightarrow$phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm ${M_1}\left( {8;\frac{1}{2}} \right)$ là:$y = f'\left( 8 \right)\left( {x - 8} \right) + f\left( 8 \right) \Leftrightarrow y = \frac{1}{{20}}\left( {x - 8} \right) + \frac{1}{2} \Leftrightarrow y = \frac{1}{{20}}x + \frac{1}{{10}}.$

Với ${x_0} =  - 12 \Rightarrow$ tiếp điểm ${M_2}\left( { - 12;\frac{3}{2}} \right) \Rightarrow$phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm ${M_2}\left( { - 12;\frac{3}{2}} \right)$ là:

$y = f'\left( { - 12} \right)\left( {x + 12} \right) + f\left( { - 12} \right) \Leftrightarrow y = \frac{1}{{20}}\left( {x + 12} \right) + \frac{3}{2} \Leftrightarrow y = \frac{1}{{20}}x + \frac{{21}}{{10}}.$