TỐC ĐỘ X2
TỐC ĐỘ X2
TỐC ĐỘ X2

CHUYÊN ĐỀ ÔN THI

Tiếp tuyến của đồ thị hàm số bậc ba

BÀI TOÁN

Cho hàm số  y=x3−2022x (C)y=x^3-2022x\ (C).Tiếp tuyến của (C)(C) tại điểm M0∈(C)M_0 \in (C) có hoành độ bằng x0=0,3x_0=0,3 cắt lại (C)(C) tại M1≠M0M_1\ne M_0 ; Tiếp tuyến của (C)(C) tại điểm M1M_1 cắt lại (C)(C) tại M2≠M1M_2\ne M_1 ; ... ; Cứ tiếp tục như thế ta có điểm MnM_ncó hoành độ  xnx_n. Tìm số tự nhiên nn nhỏ nhất để xn>2022x_n>2022.

n=14n=14

HƯỚNG DẪN GIẢI

Phương trình  tiếp tuyến của (C)(C) tại M0M_0:  d0:y=k0(x−x0)+y0d_0: y=k_0(x-x_0)+y_0, trong đó k0=y′(x0),y0=y(x0)k_0=y'(x_0), y_0=y(x_0).

Phương trình  hoành độ  giao điểm  của 
(C)(C) và d0d_0: x3−2022x=k0(x−x0)+y0(1)x^3-2022x=k_0(x-x_0)+y_0\qquad (1)

Vì phương trình  này có nghiệm kép 
x=x0x=x_0 nên lập sơ đồ Horner ta tìm được  x1x_1: 


Chú ý: Ta chỉ quan tâm tới hệ số của x3\color{blue} x^3 và x2\color{blue} x^2 là 1 và 0, các hệ số nhỏ hơn không quan tâm.
Khi đó (1)⇔(x−x0)2(x=2x0)=0(1) \Leftrightarrow (x-x_0)^2(x=2x_0)=0 ⇔x=x0∨x=−2x0.\Leftrightarrow x=x_0 \vee x=-2x_0.

Vậy x1=−2x0x_1=-2x_0.

Tiếp tục như thế ta có xn=−2xn−1x_n=-2x_{n-1}. Từ đó suy ra xn=(−2)n−1x0x_n=(-2)^{n-1}x_0. (chú ý dãy số (xn)(x_n) là cấp  số nhân  công bội −2-2, số hạng đầu tiên là x0x_0 và xnx_n là số hạng thứ n+1n+1).

Ta giải bất phương trình  0,3(−2)n>20220,3(-2)^{n}>2022.

Nếu n là số tự nhiên lẻ thì  vế trái âm nên bất phương trình  vô nghiệm. Vậy n là số tự nhiên chẵn.

Khi đó bất phương trình  thành 0.3.2n>2022⇔n>0.3.2^n>2022 \Leftrightarrow n> .


Số tự nhiên chẵn nhỏ nhất thoả điều kiện trên là n=14n=14 .



BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ

Cho hàm số y=x3+2023xy = x^3 +2023x có đồ thị (C)(C). Một điểm MM, nằm trên (C)(C) có hoành độ bằng 33. Tiếp tuyến của đồ thị hàm số (C)(C) tại M1M_1 cắt (C)(C) tại M2M_2, và có hoành độ x2x_2. Tiếp tuyến của đồ thị hàm số (C)(C) tại M2M_2, cắt (C)(C) tại M3M_3 có hoành độ x3x_3 ... Cứ tiếp tục như thế, tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm Mn−1M_{n-1}, cắt đồ thị hàm số tại điểm MnM_n, có hoành độ xnx_n . Tìm nn để xnx_n là số một số tự nhiên có 20242024 chữ số.

67216721

HƯỚNG DẪN GIẢI

Tương tự như trên ta có xn=(−2)n−1x1x_n=(-2)^{n-1}x_1. Vì xnx_n là số tự nhiên (chính xác hơn là số nguyên dương) và x1>0x_1>0 nên nn phải là số tự nhiên lẻ. Khi đó xn=2n−1.x1x_n=2^{n-1}.x_1.

xnx_n có 20242024 chữ số khi và chỉ khi   [log⁡xn]=2023⇔[(n−1)log⁡2+log⁡x1]=2023\left[\log x_n\right]=2023 \Leftrightarrow \left[(n-1)\log 2+\log x_1\right]=2023

Để giải phương trình  "phần nguyên" này ta tìm số tự nhiên lẻ nhỏ nhất n sao cho     (n−1)log⁡2+log⁡3⩾2023(n-1)\log 2+\log 3 \geqslant 2023.          n⩾6719,675573…n \geqslant 6719,675573\dots

Vì nn là số tự nhiên lẻ  nhỏ nhất thoả điều kiện trên nên n=6721n=6721.