Bài 20: Hàm số mũ và lôgarit
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 20: Hàm số mũ và lôgarit — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Hàm số mũ
- Tập xác định: $D = \mathbb{R}$.
- Tập giá trị: $T = (0; +\infty)$.
- Tính đơn điệu:
- Nếu $a > 1$: Hàm số đồng biến trên $\mathbb{R}$.
- Nếu $0 < a < 1$: Hàm số nghịch biến trên $\mathbb{R}$.
- Đồ thị: Đi qua $(0; 1)$, nằm phía trên trục $Ox$ (tiệm cận ngang là trục $Ox$).
II. Hàm số lôgarit
- Tập xác định: $D = (0; +\infty)$.
- Tập giá trị: $T = \mathbb{R}$.
- Tính đơn điệu:
- Nếu $a > 1$: Hàm số đồng biến trên $(0; +\infty)$.
- Nếu $0 < a < 1$: Hàm số nghịch biến trên $(0; +\infty)$.
- Đồ thị: Đi qua $(1; 0)$, nằm phía bên phải trục $Oy$ (tiệm cận đứng là trục $Oy$).
🔷 Dạng 1: Tìm tập xác định của hàm số
- Hàm số $y = a^{u(x)}$ xác định khi $u(x)$ xác định.
- Hàm số $y = \log_a [u(x)]$ xác định khi $\begin{cases} u(x) \text{ xác định} \\ u(x) > 0 \end{cases}$.
Tìm tập xác định của hàm số $y = \log_3 (x^2 - 4x + 3)$.
Xem lời giải
Hàm số xác định khi $x^2 - 4x + 3 > 0$.
Giải bất phương trình $x^2 - 4x + 3 > 0 \Leftrightarrow x < 1$ hoặc $x > 3$.
Vậy tập xác định $D = (-\infty; 1) \cup (3; +\infty)$.
Tìm tập xác định của hàm số $y = \ln \left(\dfrac{x + 2}{1 - x}\right)$.
Xem lời giải
Hàm số xác định khi $\dfrac{x + 2}{1 - x} > 0 \Leftrightarrow (x + 2)(1 - x) > 0 \Leftrightarrow -2 < x < 1$.
Vậy $D = (-2; 1)$.
📝 Thực hành — Dạng 1
Tìm tập xác định của $y = 2^{\sqrt{x-1}}$.
Xem lời giải
ĐK căn thức: $x - 1 \ge 0 \Leftrightarrow x \ge 1 \Rightarrow D = [1; +\infty)$.
Tìm tập xác định của $y = \log_2 (5 - x)$.
Xem lời giải
$5 - x > 0 \Leftrightarrow x < 5 \Rightarrow D = (-\infty; 5)$.
🔷 Dạng 2: Xét chiều biến thiên & Đồ thị
- Nhìn cơ số $a$:
- $a > 1$: Đồng biến.
- $0 < a < 1$: Nghịch biến.
Xét chiều biến thiên của các hàm số: $y = 3^x$, $y = \left(\dfrac{1}{2}\right)^x$, $y = \log_2 x$, $y = \log_{0.3} x$.
Xem lời giải
• $y = 3^x$: Cơ số $3 > 1 \Rightarrow$ Đồng biến trên $\mathbb{R}$.
• $y = (1/2)^x$: Cơ số $1/2 < 1 \Rightarrow$ Nghịch biến trên $\mathbb{R}$.
• $y = \log_2 x$: Cơ số $2 > 1 \Rightarrow$ Đồng biến trên $(0; +\infty)$.
• $y = \log_{0.3} x$: Cơ số $0.3 < 1 \Rightarrow$ Nghịch biến trên $(0; +\infty)$.
Đồ thị hàm số $y = \log_2 x$ có tiệm cận là đường thẳng nào?
Xem lời giải
Có tiệm cận đứng là trục tung $Oy$ (đường thẳng $x = 0$).
📝 Thực hành — Dạng 2
Hàm số $y = (e)^x$ đồng biến hay nghịch biến trên $\mathbb{R}$?
Xem lời giải
Cơ số $e \approx 2.718 > 1 \Rightarrow$ Đồng biến trên $\mathbb{R}$.
Đồ thị hàm số $y = 5^x$ cắt trục tung tại điểm nào?
Xem lời giải
Thay $x = 0 \Rightarrow y = 5^0 = 1 \Rightarrow$ Cắt $Oy$ tại $(0; 1)$.
🔷 Dạng 3: Tìm GTLN - GTNN trên một đoạn
- Nếu hàm số luôn đơn điệu trên $[a; b]$:
- Đồng biến: $\min = f(a), \max = f(b)$.
- Nghịch biến: $\min = f(b), \max = f(a)$.
Tìm GTLN và GTNN của hàm số $y = 2^x$ trên đoạn $[-1; 2]$.
Xem lời giải
• Vì $a = 2 > 1$ nên hàm số $y = 2^x$ đồng biến trên đoạn $[-1; 2]$.
• $\min_{[-1; 2]} y = y(-1) = 2^{-1} = \dfrac{1}{2}$.
• $\max_{[-1; 2]} y = y(2) = 2^2 = 4$.
Tìm GTLN và GTNN của hàm số $y = \log_2 x$ trên đoạn $[1; 8]$.
Xem lời giải
• Vì cơ số $2 > 1$ nên hàm đồng biến trên $[1; 8]$.
• $\min y = y(1) = \log_2 1 = 0$.
• $\max y = y(8) = \log_2 8 = 3$.
📝 Thực hành — Dạng 3
Tìm GTLN của $y = (0.5)^x$ trên đoạn $[-2; 1]$.
Xem lời giải
Hàm nghịch biến $\Rightarrow \max y = y(-2) = (0.5)^{-2} = 4$.
Tìm GTNN của $y = \log_{\frac{1}{3}} x$ trên đoạn $[1; 9]$.
Xem lời giải
Hàm nghịch biến $\Rightarrow \min y = y(9) = \log_{1/3} 9 = -2$.
🔷 Dạng 4: Bài toán ứng dụng thực tế
Áp dụng các công thức độ pH $= -\lg[H^+]$, độ Richter động đất $M = \lg \dfrac{A}{A_0}$, cường độ âm $L = 10 \lg \dfrac{I}{I_0}$.
Tính độ pH của một dung dịch có nồng độ $H^+$ là $10^{-4} \text{ mol/L}$.
Xem lời giải
$\text{pH} = -\lg[H^+] = -\lg(10^{-4}) = -(-4) = 4$.
Nếu nồng độ $[H^+]$ tăng lên 100 lần thì độ pH giảm đi bao nhiêu đơn vị?
Xem lời giải
$\text{pH}' = -\lg(100 [H^+]) = -(\lg 100 + \lg[H^+]) = -2 + \text{pH}$.
Vậy độ pH giảm đi 2 đơn vị.
📝 Thực hành — Dạng 4
Cường độ âm $L(dB) = 10 \lg \dfrac{I}{I_0}$. Nếu $I = 100 I_0$ thì $L$ bằng bao nhiêu dB?
Xem lời giải
$L = 10 \lg 100 = 10 \times 2 = 20 \text{ dB}$.
Một trận động đất có biên độ $A = 1000 A_0$. Tính độ Richter của trận động đất đó.
Xem lời giải
$M = \lg 1000 = 3$ độ Richter.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Tìm tập xác định của $y = \log_5 (2x - 6)$.
Xem lời giải
$2x - 6 > 0 \Leftrightarrow x > 3 \Rightarrow D = (3; +\infty)$.
Bài 2. Tìm tập xác định của $y = \ln (x^2 - 1)$.
Xem lời giải
$x^2 - 1 > 0 \Rightarrow D = (-\infty; -1) \cup (1; +\infty)$.
Bài 3. Xét chiều biến thiên của hàm số $y = (0.8)^x$.
Xem lời giải
Cơ số $0.8 < 1 \Rightarrow$ Hàm số nghịch biến trên $\mathbb{R}$.
Bài 4. Xét chiều biến thiên của $y = \log_{\sqrt{2}} x$.
Xem lời giải
Cơ số $\sqrt{2} > 1 \Rightarrow$ Đồng biến trên $(0; +\infty)$.
Bài 5. Tìm GTLN của $y = 3^x$ trên $[-2; 1]$.
Xem lời giải
$\max y = y(1) = 3$.
Bài 6. Tìm GTNN của $y = \log_3 x$ trên $[1; 27]$.
Xem lời giải
$\min y = y(1) = \log_3 1 = 0$.
Bài 7. Đồ thị hàm số $y = \log_a x$ luôn đi qua điểm cố định nào?
Xem lời giải
Điểm $(1; 0)$.
Bài 8. Đồ thị hàm số $y = a^x$ luôn đi qua điểm cố định nào?
Xem lời giải
Điểm $(0; 1)$.
Bài 9. Tìm tập xác định của $y = \log_3 (x^2 + 1)$.
Xem lời giải
Do $x^2 + 1 > 0$ với mọi $x \Rightarrow D = \mathbb{R}$.
Bài 10. Hai đồ thị $y = 2^x$ và $y = \left(\dfrac{1}{2}\right)^x$ đối xứng với nhau qua trục nào?
Xem lời giải
Đối xứng với nhau qua trục tung $Oy$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Hàm số mũ và lôgarit. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Hàm số mũ và lôgarit
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →