Giải bài 4 trang 22 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

Đề bài

Tìm các tiệm cận của đồ thị hàm số sau:

a) $y = \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}}$;

b) $y = \sqrt {{x^2} - 16}$.

Lời giải chi tiết

a) Tập xác định: $D = \mathbb{R}\backslash \left\{ { - 3;1} \right\}$.

Ta có:

• $\mathop {\lim }\limits_{x \to  - {3^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - {3^ - }} \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} =  + \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to  - {3^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - {3^ + }} \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} =  - \infty$

$\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} =  - \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} =  + \infty$

Vậy $x =  - 3,x = 1$ là các tiệm cận đứng của đồ thị hàm số đã cho.

• $\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} = 1;\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{{x^2} + 2}}{{{x^2} + 2x - 3}} = 1$

Vậy $y = 1$ là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số đã cho.

b) Tập xác định: $D = \left( { - \infty ; - 4} \right] \cup \left[ {4; + \infty } \right)$.

Ta có:

• $\mathop {\lim }\limits_{x \to  - {4^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - {4^ - }} \sqrt {{x^2} - 16}  = 0;\mathop {\lim }\limits_{x \to  - {4^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - {4^ + }} \sqrt {{x^2} - 16}  = 0$

$\mathop {\lim }\limits_{x \to {4^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {4^ - }} \sqrt {{x^2} - 16}  = 0;\mathop {\lim }\limits_{x \to {4^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {4^ + }} \sqrt {{x^2} - 16}  = 0$

Vậy hàm số không có tiệm cận đứng.

$a = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{f\left( x \right)}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{\sqrt {{x^2} - 16} }}{x} = 1$ và

$\begin{array}{l}b = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \left[ {f\left( x \right) - x} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \left[ {\sqrt {{x^2} - 16}  - x} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{\left( {\sqrt {{x^2} - 16}  - x} \right)\left( {\sqrt {{x^2} - 16}  + x} \right)}}{{\sqrt {{x^2} - 16}  + x}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{ - 16}}{{\sqrt {{x^2} - 16}  + x}} = 0\end{array}$

Vậy đường thẳng $y = x$ là tiệm cận xiên của đồ thị hàm số đã cho.

$a = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{f\left( x \right)}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\sqrt {{x^2} - 16} }}{x} =  - 1$ và

$\begin{array}{l}b = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \left[ {f\left( x \right) + x} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \left[ {\sqrt {{x^2} - 16}  + x} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\left( {\sqrt {{x^2} - 16}  - x} \right)\left( {\sqrt {{x^2} - 16}  + x} \right)}}{{\sqrt {{x^2} - 16}  - x}}\\ = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{ - 16}}{{\sqrt {{x^2} - 16}  - x}} = 0\end{array}$

Vậy đường thẳng $y =  - x$ là tiệm cận xiên của đồ thị hàm số đã cho.