Gia Sư SV · Toán 11 · Học kỳ I
Bài 16Giới hạn của hàm số
Lý thuyết, đề bài, hình vẽ và thứ tự được trình bày theo tài liệu nguồn Chương 5. Phần hướng dẫn giải được biên soạn bổ sung.
A. Lý thuyết
1. Giới hạn hữu hạn của hàm số tại một điểm
Định nghĩa: Cho khoảng chứa và hàm số xác định trên . Ta nói hàm số có giới hạn là số khi dần tới nếu với dãy số bất kì, và , ta có . Kí hiệu
Định lí (Các quy tắc tính giới hạn): Nếu và thì
- ;
- ;
- ;
- (nếu ).
Ngoài ra, nếu trên một khoảng chứa (có thể trừ ) thì và .
Chú ý: Với hàm đa thức và hàm phân thức hữu tỉ xác định tại , ta chỉ việc thay trực tiếp . Nếu thay vào được dạng vô định , ta phải khử dạng vô định bằng cách phân tích thành nhân tử hoặc nhân liên hợp rồi rút gọn.
2. Giới hạn một bên
Định nghĩa:
- Cho xác định trên . Ta nói có giới hạn bên phải là khi nếu với mọi dãy thỏa , thì ; kí hiệu .
- Cho xác định trên . Giới hạn bên trái được định nghĩa tương tự.
Định lí:
Do đó, nếu hai giới hạn một bên tồn tại nhưng khác nhau thì không tồn tại.
3. Giới hạn hữu hạn của hàm số tại vô cực
Định nghĩa: Cho hàm số xác định trên . Ta nói có giới hạn là khi nếu với mọi dãy thỏa và thì ; kí hiệu . Giới hạn khi được định nghĩa tương tự.
Nhận xét: Một số giới hạn đặc biệt: với nguyên dương,
Các quy tắc tính giới hạn ở mục 1 trên vẫn đúng khi thay bởi hoặc .
4. Giới hạn vô cực
Định nghĩa: Ta nói nếu với mọi dãy dần tới (khác ) thì ; tương tự cho và cho các giới hạn một bên.
Chú ý: Các quy tắc tính giới hạn hữu hạn không còn đúng cho giới hạn vô cực. Ta dùng hai bảng quy tắc sau (vẫn đúng khi hoặc ).
Nhận xét: Một số giới hạn đặc biệt: với nguyên dương,
| Dấu | |||
|---|---|---|---|
| tùy ý | |||
B. Ví dụ
Tính các giới hạn sau:
Xem hướng dẫn giải
- Thay trực tiếp : .
- Mẫu tại bằng 3 khác 0; giới hạn là .
Tính các giới hạn sau (dạng vô định ):
Xem hướng dẫn giải
- Với , rút gọn thành , giới hạn bằng 6.
- Với , rút gọn thành , giới hạn bằng −1.
- Với , rút gọn thành , giới hạn bằng 1.
- Nhân liên hợp: .
- .
- .
Cho hàm số
- Tính và .
- Hàm số có giới hạn tại hay không?
Xem hướng dẫn giải
- Bên phải dùng , bên trái dùng . Hai giới hạn đều bằng 2.
- Hai giới hạn một bên bằng nhau, nên .
Cho hàm số với . Tính các giới hạn một bên tại và cho biết có tồn tại không.
Xem hướng dẫn giải
Khi , ; khi , . Vì vậy và . Hai giới hạn khác nhau, nên giới hạn hai phía tại 2 không tồn tại.
Tính các giới hạn sau:
Xem hướng dẫn giải
- .
- .
- .
- Khi , .
- Khi , , nên thương tiến tới −1.
Tính các giới hạn vô cực sau:
Xem hướng dẫn giải
- Mẫu dương tiến tới 0, nên giới hạn là .
- Tử tiến tới 1 dương, mẫu dương tiến tới 0: giới hạn .
- , nên giới hạn .
- , nên giới hạn .
- Tìm số thực để hàm số có .
- Tìm để hàm số có giới hạn tại .
Xem hướng dẫn giải
- Với , . Giới hạn tại 2 bằng 4, nên .
- Giới hạn trái là . Giới hạn phải là . Điều kiện cho .
Trong Thuyết tương đối của Einstein, khối lượng của một vật chuyển động với vận tốc được cho bởi , trong đó là khối lượng của vật khi đứng yên và là vận tốc ánh sáng.
- Tìm tập xác định của hàm số theo biến .
- Tính và nêu ý nghĩa vật lí của kết quả.
Xem hướng dẫn giải
- Mẫu phải xác định và khác 0: . Kết hợp cho .
- Với khối lượng nghỉ , khi mẫu dương tiến tới 0 nên . Theo công thức đã cho, khối lượng tăng không giới hạn khi vận tốc tiến sát vận tốc ánh sáng từ phía nhỏ hơn.
Một hòn đá rơi từ đỉnh vách đá cao 30 m xuống đất. Sau giây, quãng đường hòn đá đã rơi được là (mét). Vận tốc tức thời tại thời điểm được tính bởi . Tính vận tốc của hòn đá tại thời điểm chạm đất (làm tròn đến hàng phần mười).
Xem hướng dẫn giải
Thời điểm chạm đất thỏa với , nên giây.
. Do đó .
Cho hàm số . Tìm và .
Xem hướng dẫn giải
Với , , nên giới hạn phải bằng −4. Với , , nên giới hạn trái bằng 4.
Tính các giới hạn sau:
Xem hướng dẫn giải
- Vì khi đủ lớn, .
- Nhân liên hợp: .
Cho là các số nguyên và . Tính giá trị của .
Xem hướng dẫn giải
Giới hạn hữu hạn buộc tử tại 1 bằng 0: . Khi đó và giới hạn bằng . Giải hệ cho , do đó .
Cho hàm số liên tục trên và thỏa mãn . Giới hạn bằng bao nhiêu?
Xem hướng dẫn giải
Từ suy ra (và do liên tục). Vì thế .
Giới hạn cần tìm bằng .
C. Bài tập
Phần 1. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn
Cho và . Giá trị của là
Xem đáp án và giải thích
Đáp án A.
Rút gọn . Nhân liên hợp cho . Vậy .
Giả sử ta có và với là các số thực bất kì. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
Xem đáp án và giải thích
Đáp án A.
Công thức căn đòi hỏi hàm dưới căn không âm trong miền đang xét. Đề cho bất kì, chẳng hạn thì căn không xác định trong số thực. Các quy tắc tổng, hiệu, tích đều đúng.
Cho hàm số Chọn khẳng định đúng về .
Xem đáp án và giải thích
Đáp án C.
Giới hạn trái là . Phía phải, nhân liên hợp cho , giới hạn bằng 6. Hai giới hạn khác nhau.
Giá trị của bằng
Xem đáp án và giải thích
Đáp án C.
; phân số sau tiến tới 2 dương, còn .
Chọn mệnh đề đúng ( nguyên dương).
Xem đáp án và giải thích
Đáp án C.
Với mọi số nguyên dương , khi . Ở phải xét tính chẵn lẻ của .
Cho , . Tìm .
Xem đáp án và giải thích
Đáp án C.
Mẫu tiến tới . Vì vậy .
Giá trị của bằng
Xem đáp án và giải thích
Đáp án B.
Với , . Tử tiến tới 2, mẫu dương tiến tới 0 nên giới hạn .
Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
Xem đáp án và giải thích
Đáp án B.
Khi , dương và tăng không giới hạn, nên bằng , không phải .
Chọn khẳng định sai trong các khẳng định sau.
Xem đáp án và giải thích
Đáp án C.
C thiếu điều kiện gần . Lấy thì thương tiến tới .
Cho hai hàm số thỏa mãn và . Giá trị của bằng
Xem đáp án và giải thích
Đáp án B.
Giới hạn của dương, tiến tới nên tích tiến tới .
Hình vẽ bên là đồ thị của một hàm số . Hãy quan sát đồ thị và cho biết , , , lần lượt có giá trị bằng
Xem đáp án và giải thích
Đáp án A.
Nhánh bên phải đường đi xuống không giới hạn; nhánh bên trái đi lên không giới hạn. Hai nhánh đều tiến sát đường ngang khi .
Phần 2. Câu trắc nghiệm đúng – sai
Cho hàm số và .
- .
- .
- .
- .
Xem đáp án và giải thích
a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai
- , nên a) sai.
- .
- .
- , không phải 1.
Cho hàm số
- Giới hạn .
- Giới hạn .
- Khi thì .
- Có 2 giá trị của để hàm số tồn tại giới hạn khi .
Xem đáp án và giải thích
a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng
Với , . Vì vậy giới hạn tại 2 bằng 0 và giới hạn trái tại 3 bằng 1.
Khi , giới hạn phải tại 3 là . Giới hạn hai phía tại 3 tồn tại khi , tương đương , có đúng hai giá trị .
Cho hàm số .
- Với , ta có .
- .
- .
- .
Xem đáp án và giải thích
a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai
- Phân tích với .
- Thay được , không phải .
- Tử và mẫu cùng bậc, hệ số bậc nhất đều bằng 1, nên giới hạn tại bằng 1.
- Khi , tử tiến tới 1 dương, mẫu dương tiến tới 0: giới hạn .
Nồng độ thuốc trong máu (mg) sau giờ kể từ khi tiêm được cho bởi với .
- và .
- .
- Sau thời gian đủ dài, nồng độ thuốc trong máu tiến dần về 0.
- Nồng độ thuốc tăng không ngừng theo thời gian.
Xem đáp án và giải thích
a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai
- Thay và cho và .
- Chia tử và mẫu cho : .
- Đây là ý nghĩa của giới hạn bằng 0 khi thời gian tăng không giới hạn.
- Chẳng hạn nhưng , nên nồng độ không tăng không ngừng.
Số dân của một thị trấn sau năm kể từ năm 2000 được mô tả bởi hàm số , trong đó và được tính bằng nghìn người. Tốc độ tăng dân số của thị trấn vào năm thứ kể từ năm 2000 là (nghìn người/năm).
- Đến năm 2025 thì dân số của thị trấn là 14,5 nghìn người.
- Khi thời gian càng lớn thì số dân của thị trấn sẽ tiến đến gần 27 nghìn người.
- Tốc độ tăng dân số của thị trấn vào năm 2024 là 0,135 nghìn người/năm.
- Từ sau năm 2000, có 6 năm tốc độ tăng dân số của thị trấn lớn hơn 1000 người/năm.
Xem đáp án và giải thích
a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng
Viết . Khi , thương sai phân bằng , nên .
- Năm 2025 ứng với : nghìn người, không phải 14,5.
- .
- Năm 2024 ứng với : nghìn người/năm, khác 0,135.
- 1000 người/năm là 1 nghìn người/năm. Điều kiện tương đương . Xét các năm nguyên sau 2000, có , tức 6 năm.
Cho hàm số và (với là thời gian tính bằng phút, là nồng độ chất tan tính bằng gam/lít).
- .
- .
- .
- Nồng độ chất tan không bao giờ vượt quá 10 gam/lít khi thời gian càng lớn.
Xem đáp án và giải thích
a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng
- Thay trực tiếp tại 0 cho .
- Với đủ âm, . Do đó .
- liên tục tại 5, nên , không phải 200.
- Với , và khi .
D. Sơ đồ tư duy
Sơ đồ tư duy – Giới hạn của hàm số
Giới hạn hữu hạn tại
Định nghĩa: nếu với mọi dãy thì .
Quy tắc: Nếu thì
Kĩ thuật: Đa thức, phân thức xác định tại : thay trực tiếp. Dạng : phân tích thành nhân tử hoặc nhân liên hợp rồi rút gọn.
Giới hạn một bên
Định nghĩa: : xét mọi với ; : với .
Hai giới hạn một bên khác nhau không tồn tại.
Giới hạn hữu hạn tại vô cực
Định nghĩa: nếu mọi dãy đều cho (tương tự ).
Các quy tắc tính giới hạn vẫn đúng khi .
Giới hạn vô cực
Định nghĩa: nếu mọi dãy () đều cho ; tương tự cho và cho giới hạn một bên.
Quy tắc tính giới hạn vô cực
Lưu ý: Các quy tắc của giới hạn hữu hạn không còn đúng cho giới hạn vô cực.
Tích (): thì tích cùng dấu với giới hạn của ; thì kết quả đổi dấu.
Thương (): .
Khi hay , : nếu và cùng dấu, nếu trái dấu. Với : chưa kết luận.
E. Học & Thi
Em làm các câu hỏi trong bài, rồi mở hướng dẫn giải để đối chiếu từng bước. Em có thể luyện thêm với bộ 26 câu trên Học & Thi.
