Bài tập cuối chương 3 Toán 11 Cùng khám phá

Bài 3.14 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Tìm các giới hạn sau:

a) \(\lim \frac{{6n + 3}}{{4n - 1}}\)                     

b) \(\lim \frac{{\left( {{n^2} + 1} \right)\left( {2{n^3} - 2n + 1} \right)}}{{\left( {n - 1} \right){{\left( {{n^2} + 1} \right)}^2}}}\)

c) \(\lim \frac{{\sqrt {8{n^2} + 9} }}{{2n - 1}}\)                          

d) \(\lim \frac{{{2^n} + {4^n}}}{{{6^n} + 1}}\)

Lời giải chi tiết

    a) \(\lim \frac{{6n + 3}}{{4n - 1}} = \lim \frac{{6 + \frac{3}{n}}}{{4 - \frac{1}{n}}} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2}\)

    b) Nhận thấy tử và mẫu số lũy thừa cao nhất là \({n^5}\) nên ta chia cả tử và mẫu cho \({n^5}\) ta được

\({u_n} = \frac{{\left( {{n^2} + 1} \right)\left( {2{n^3} - 2n + 1} \right)}}{{\left( {n - 1} \right){{\left( {{n^2} + 1} \right)}^2}}} = \frac{{\left( {\frac{{{n^2} + 1}}{{{n^2}}}} \right)\left( {\frac{{2{n^3} - 2n + 1}}{{{n^3}}}} \right)}}{{\left( {\frac{{n - 1}}{n}} \right){{\left( {\frac{{{n^2} + 1}}{{{n^2}}}} \right)}^2}}} = \frac{{\left( {1 + \frac{1}{{{n^2}}}} \right)\left( {2 - \frac{1}{{{n^2}}} + \frac{1}{{{n^3}}}} \right)}}{{\left( {1 - \frac{1}{n}} \right){{\left( {1 + \frac{1}{{{n^2}}}} \right)}^2}}}\)

Khi đó \(\lim {u_n} = \frac{{1.2}}{{{{1.1}^2}}} = 2\)

c) Chia cả tử và mẫu cho \(n\) ta được

\(\lim \frac{{\sqrt {8{n^2} + 9} }}{{2n - 1}} = \lim \frac{{\frac{{\sqrt {8{n^2} + 9} }}{n}}}{{\frac{{2n - 1}}{n}}} = \lim \frac{{\sqrt {8 + \frac{9}{{{n^2}}}} }}{{2 - \frac{1}{n}}} = \frac{{\sqrt 8 }}{2} = \sqrt 2 \)

d) Vì \({6^n} > 0,\forall n \in \mathbb{N}\) nên ta chia cả tử và mẫu cho \({6^n}\) ta được

\(\lim \frac{{{2^n} + {4^n}}}{{{6^n} + 1}} = \lim \frac{{{{\left( {\frac{2}{6}} \right)}^n} + {{\left( {\frac{4}{6}} \right)}^n}}}{{1 + {{\left( {\frac{1}{6}} \right)}^n}}} = \frac{0}{1} = 0\)

Bài 3.15 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Vị trí ban đầu của một chất điểm trên trục \(Ox\) cách gốc tọa độ \(50cm\) về phía phải. Nó bắt đầu chuyển động trên trục \(Ox\) theo hướng dương. Giây đầu tiên nó di chuyển được \(40cm\), giây thứ hai được \(20cm...\), cứ mỗi giấy tiếp theo nó di chuyển một đoạn bằng \(\frac{1}{2}\) đoạn đường đi được trong giây ngay trước đó.

    a) Tính khoảng cách từ gốc \(O\) đến chất điểm sau \(5\) giây.

    b) Tại thời điểm nào kể từ lúc bắt đầu chuyện động, chất điểm cách \(O\) một khoảng \(135cm\)? Giả thiết rằng chuyển động của chất điểm không bao giờ chấm dứt.

Lời giải chi tiết

a) Dựa vào dữ kiện bài toán ta thấy đoạn đường di chuyển mỗi dây của chất điểm chính là các số hạng của 1 cấp số nhân có \({u_1} = 40\) và \(q = \frac{1}{2}\)

Khi đó khoảng cách từ gốc \(O\) đến chất điểm sau 5 giây chính là

\({S_5} = {u_1} + {u_2} + {u_3} + {u_4} + {u_5} = 40 + 20 + 10 + 5 + \frac{5}{2} = 40.\frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^5}}}{{1 - \frac{1}{2}}} = 77,5\,\,cm\)

b) Áp dụng công thức tính tổng của cấp số nhân là \({S_n} = {u_1}.\frac{{1 - {q^n}}}{{1 - q}}\) với \({u_1} = 40\) và \(q = \frac{1}{2}\), ta có: \({S_n} = 40.\frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}}}{{1 - \frac{1}{2}}} = 80\left( {1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}} \right)\)

Cách 1: Chất điểm cách gốc O  một đoạn bằng 135 \(cm\) tức là \({S_n} = 135\)

Suy ra: \(80\left( {1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}} \right) = 135 \Leftrightarrow 1 - {\left( {\frac{1}{2}} \right)^n} = \frac{{17}}{{16}} \Leftrightarrow {\left( {\frac{1}{2}} \right)^n} =  - \frac{{11}}{{16}}\) vô lí

Vậy chất điểm không cách \(O\) một khoảng 135 cm

Cách 2: Ta có \(\lim \,{S_n} = \lim 80\left( {1 - {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^n}} \right) = 80\) do đó chất điểm chỉ cách gốc \(O\) một khoảng xa nhất là 80 cm nên chất điểm không bao giờ cách O  một khoảng 135 cm

Bài 3.16 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Tính tổng của các cấp số nhân lùi vô hạn sau

a) \(S = 4 + 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{{16}} + ...\)  

b) \(T = 6 - 3 + \frac{3}{2} - \frac{3}{4} + ...\)

Lời giải chi tiết

a) Ta có đây là tổng của CSN lùi vô hạn với \({u_1} = 4;\,\,q = \frac{1}{4}\)

Suy ra, \(S = \frac{{{u_1}}}{{1 - q}} = \frac{4}{{1 - \frac{1}{4}}} = \frac{{16}}{3}\)

b) Đây là tổng của CSN lùi vô hạn với \({u_1} = 6;\,\,q =  - \frac{1}{2}\)

Suy ra, \(S = \frac{{{u_1}}}{{1 - q}} = \frac{6}{{1 - \left( { - \frac{1}{2}} \right)}} = 4\)

Bài 3.17 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Tìm các giới hạn:

a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 4} \frac{{{x^2} - x - 12}}{{{x^2} - 16}}\)

b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^4} - 1}}{{{x^3} - 1}}\)

c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{{x^3} + x + 5}}{{2{x^3} - 1}}\)

d) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\sqrt {1 + {x^2}} }}{{2x - 1}}\)

Lời giải chi tiết

a, 

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to 4} \frac{{{x^2} - x - 12}}{{{x^2} - 16}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 4} \frac{{\left( {x + 3} \right)\left( {x - 4} \right)}}{{\left( {x + 4} \right)\left( {x - 4} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 4} \frac{{x + 3}}{{x + 4}} = \frac{{4 + 3}}{{4 + 4}} = \frac{7}{8}\)

b, 

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^4} - 1}}{{{x^3} - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{\left( {x - 1} \right)\left( {{x^3} + {x^2} + x + 1} \right)}}{{\left( {x - 1} \right)\left( {{x^2} + x + 1} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^3} + {x^2} + x + 1}}{{{x^2} + x + 1}} = \frac{{{1^3} + {1^2} + 1 + 1}}{{{1^2} + 1 + 1}} = \frac{4}{3}\)

c, 

Chia cả từ và mẫu cho \({x^3}\) ta được \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{{x^3} + x + 5}}{{2{x^3} - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \frac{{1 + \frac{1}{{{x^2}}} + \frac{5}{{{x^3}}}}}{{2 - \frac{1}{{{x^3}}}}} = \frac{1}{2}\)

d, 

Chia cả tử và mẫu cho \(x\)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\sqrt {1 + {x^2}} }}{{2x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\left| x \right|\sqrt {\frac{1}{{{x^2}}} + 1} }}{{2x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{ - x\sqrt {\frac{1}{{{x^2}}} + 1} }}{{2x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{ - \sqrt {\frac{1}{{{x^2}}} + 1} }}{{2 - \frac{1}{x}}} =  - \frac{1}{2}\)

Bài 3.18 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Tìm các giới hạn

a) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \frac{{2x + 1}}{{x - 2}}\)

b) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{\left| {x - 1} \right|}}{{{x^2} - 1}}\)

c) \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{2x + 1}}{{\sqrt {{x^2}} }}\)

Lời giải chi tiết

a, 

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \left( {2x + 1} \right) = 2.2 + 1 = 5 > 0\)

Với \(x > 2\) thì \(x - 2 > 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \left( {x - 2} \right) = 0\) do đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \frac{{2x + 1}}{{x - 2}} =  + \infty \)

b,

Với \(x < 1\) thì \(\left| {x - 1} \right| =  - \left( {x - 1} \right)\)

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{\left| {x - 1} \right|}}{{{x^2} - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{ - \left( {x - 1} \right)}}{{{x^2} - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{ - \left( {x - 1} \right)}}{{\left( {x + 1} \right)\left( {x - 1} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \frac{{ - 1}}{{x + 1}} =  - \frac{1}{2}\)

c, 

Với \(x < 0 \Rightarrow \sqrt {{x^2}}  = \left| x \right| =  - x\)

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{2x + 1}}{{\sqrt {{x^2}} }} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{2x + 1}}{{ - x}}\)

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \left( {2x + 1} \right) = 1 > 0\)

Với \(x < 0\) thì \( - x > 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \left( { - x} \right) = 0\) dó đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{2x + 1}}{{ - x}} =  + \infty \)

Vậy \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{2x + 1}}{{\sqrt {{x^2}} }} =  + \infty \)

Bài 3.19 trang 80 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Xét tính liên tục của các hàm số sau đây tại điểm \({x_0}\):

a) \(f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}\frac{{{x^2} - 3x + 2}}{{{x^2} - 1}}\,\,\,\,\,\,khi\,\,x > 1\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, - \frac{x}{2}\,\,\,\,\,khi\,\,x \le 1\end{array} \right.\) tại \({x_0} = 1\)

b) \(f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}\frac{{4 - {x^2}}}{{x - 2}}\,\,\,\,khi\,\,x < 2\\ - 3\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,khi\,\,x = 2\\1 - 2x\,\,\,\,khi\,\,\,x > 2\end{array} \right.\) tại \({x_0} = 2\)

Lời giải chi tiết

a) Tập xác định \(D = \mathbb{R}\)

+ Với \({x_0} = 1 \Rightarrow f\left( 1 \right) =  - \frac{1}{2}\)

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

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }}  - \frac{x}{2} =  - \frac{1}{2}\)

Suy ra, \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} f\left( x \right) = f\left( 1 \right)\) cùng bằng \( - \frac{1}{2}\). Do đó hàm số liên tục tại \({x_0} = 1\)

    b) Tập xác định \(D = \mathbb{R}\)

+ Với \({x_0} = 2 \Rightarrow f\left( 2 \right) =  - 3\)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \left( {1 - 2x} \right) = 1 - 2.2 =  - 3\)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{4 - {x^2}}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{\left( {x - 2} \right)\left( {x + 2} \right)}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }}  - \left( {x + 2} \right) =  - 4\)

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} f\left( x \right) \ne \mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} f\left( x \right)\) vì \( - 3 \ne 4\) do đó hàm số \(y = f\left( x \right)\) không liên tục tại \({x_0} = 2\)

Bài 3.20 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Cho hàm số\(y = f\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}\frac{{{x^3} - 1}}{{x - 1}}\,\,\,khi\,\,x \ne 1\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,a\,\,\,khi\,\,x = 1\end{array} \right.\). Hàm số \(y = f\left( x \right)\) liên tục tại \({x_0} = 1\) khi

A. \(a = 1\)                                                

B. \(a = 2\)

C. \(a = 3\)

D. \(a =  - 1\)

Lời giải chi tiết

Tập xác định \(D = \mathbb{R}\)

+ Với \({x_0} = 1 \Rightarrow f\left( 1 \right) = a\)

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

Để hàm số liên tục tại \({x_0} = 1\) thì \(\mathop {\lim }\limits_{x \to 1} f\left( x \right) = f\left( 1 \right) \Leftrightarrow 3 = a\)

Đáp án C

Bài 3.21 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{4x - 4}}{{x - 2}}\) là

A. \(4.\)                                                

B. \( - 4.\)

C. \( + \infty .\)                                       

D. \( - \infty .\)

 

Lời giải chi tiết

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \left( {4x - 4} \right) = 4.2 - 4 = 4 > 0\)

Với \(x < 2 \Rightarrow x - 2 < 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \left( {x - 2} \right) = 0\) do đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{4x - 4}}{{x - 2}} =  - \infty \)

Đáp án D

Bài 3.22 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{2 - x + {x^2}}}{x}\) là

A. \( - \infty .\)                                        

B. \( + \infty .\)

C. \(0.\)                                                

D. \(1.\)

Lời giải chi tiết

Chia cả tử và mẫu của hàm số cho \({x^2}\) ta được

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{2 - x + {x^2}}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\frac{2}{{{x^2}}} - \frac{1}{x} + 1}}{{\frac{1}{x}}}\)

Ta có \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \left( {\frac{2}{{{x^2}}} - \frac{1}{x} + 1} \right) = 1 > 0\)

Khi \(x \to  - \infty \) thì \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{1}{x} = 0\) và \(\frac{1}{x} < 0\) do đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{\frac{2}{{{x^2}}} - \frac{1}{x} + 1}}{{\frac{1}{x}}} =  - \infty \)

Vậy \(\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \frac{{2 - x + {x^2}}}{x} =  - \infty \)

Đáp án A

Bài 3.23 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn \(\left( {{u_n}} \right)\) là 5. Nếu công bội của cấp số nhân là \(q = \frac{2}{3}\) thì số hạng đầu là

A. \({u_1} = 3.\)                                          

B. \({u_1} = \frac{5}{3}.\)

C. \({u_1} = \frac{4}{3}.\)                            

D. \({u_1} = \frac{7}{3}.\)

Lời giải chi tiết

Tổng cấp số nhân lùi vô hạn là \(S = \frac{{{u_1}}}{{1 - q}}\)

Ta có \(5 = \frac{{{u_1}}}{{1 - \frac{2}{3}}} \Leftrightarrow 5 = \frac{{{u_1}}}{{\frac{1}{3}}} \Leftrightarrow {u_1} = \frac{5}{3}\)

Đáp án B

Bài 3.24 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

Dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) với \({u_n} = \frac{{1 + 2 + ... + n}}{{n + 2}} - \frac{n}{2},\,\forall x \in {\mathbb{N}^*}\) có giới hạn là

A. \( - \frac{1}{2}.\)                      

B. \(\frac{1}{2}.\)

C. \( - 1.\)                                       

D. \(1.\)

Lời giải chi tiết

Ta có \(1 + 2 + ... + n = \frac{{n\left( {n + 1} \right)}}{2}\)

\( \Rightarrow {u_n} = \frac{{1 + 2 + ... + n}}{{n + 2}} - \frac{n}{2} = \frac{{n\left( {n + 1} \right)}}{{2\left( {n + 2} \right)}} - \frac{n}{2} = \frac{{ - n}}{{2\left( {n + 2} \right)}} = \frac{{ - n}}{{2n + 4}}\)

Ta có \(\lim {u_n} = \lim \frac{{ - n}}{{2n + 4}} = \lim \frac{{ - 1}}{{2 + \frac{4}{n}}} =  - \frac{1}{2}\)

Đáp án A

Bài 3.25 trang 81 SGK Toán 11 tập 1 - Cùng khám phá

Đề bài

\(\lim \frac{{{4^n} - {5^n}}}{{{2^n}{{.3}^n}}}\) là

A. \( + \infty .\)                            

B. \( - \infty .\)

C. \(\frac{5}{6}.\)                              

D. \(0.\)

Lời giải chi tiết

Ta có \(\frac{{{4^n} - {5^n}}}{{{2^n}{{.3}^n}}} = \frac{{{4^n} - {5^n}}}{{{6^n}}} = \frac{{{{\left( {\frac{4}{6}} \right)}^n} - {{\left( {\frac{5}{6}} \right)}^n}}}{1}\)

Do đó \(\lim \frac{{{4^n} - {5^n}}}{{{2^n}{{.3}^n}}} = \lim \frac{{{{\left( {\frac{4}{6}} \right)}^n} - {{\left( {\frac{5}{6}} \right)}^n}}}{1} = \frac{0}{1} = 0\)

Đáp án D