Giá trị lớn nhất của hàm số \(y = (x-2)^2 \cdot e^x\) trên đoạn \([1;3]\) là:
A. 0.
B. \(e^3\).
C. \(e^4\).
D. \(e\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho hàm số \(y = (x-2)^2 \cdot e^x\) liên tục trên \([1;3]\). Cần tìm giá trị lớn nhất của hàm số trên đoạn này.
Required Knowledge
Quy tắc tìm giá trị lớn nhất của hàm số liên tục trên đoạn \([a;b]\): tính đạo hàm, tìm các điểm tới hạn trong khoảng \((a;b)\) (nơi \(f'(x)=0\) hoặc không tồn tại), rồi so sánh giá trị hàm số tại các điểm tới hạn và tại hai đầu mút \(a\), \(b\). Công thức đạo hàm tích: \((uv)' = u'v + uv'\). Đạo hàm \((e^x)' = e^x\).
Solution Method
Có một cách giải chính. Tính \(y'\), giải \(y'=0\) để tìm điểm tới hạn trong \((1;3)\). Sau đó tính giá trị hàm số tại điểm tới hạn và tại hai đầu mút \(x=1\), \(x=3\). So sánh các giá trị tìm được, giá trị lớn nhất chính là đáp án.
Real-world Application
Một công ty theo dõi lợi nhuận theo mô hình \(P(t) = (t-2)^2 \cdot e^t\) (triệu đồng) trong 3 tháng từ tháng 1 đến tháng 3. Hỏi lợi nhuận cao nhất đạt được vào thời điểm nào trong khoảng thời gian đó?
Hints (0/3)
Hint 1:
Tính đạo hàm \(y'\) bằng quy tắc đạo hàm tích: đặt \(u = (x-2)^2\) và \(v = e^x\). Sau đó đặt \(y' = 0\) và tìm nghiệm trong khoảng \((1;3)\).
Hint 2:
Khi rút gọn \(y'\), em sẽ thấy \(y' = e^x(x-2)(x) = x \cdot e^x \cdot (x-2)\). Vì \(e^x > 0\) với mọi \(x\), nghiệm của \(y'=0\) là \(x=0\) và \(x=2\). Chỉ có \(x=2\) nằm trong \((1;3)\).
Hint 3:
Tính giá trị hàm tại \(x=1\), \(x=2\), \(x=3\): \(y(1) = (1-2)^2 \cdot e^1 = e\); \(y(2) = 0\); \(y(3) = (3-2)^2 \cdot e^3 = e^3\). So sánh ba giá trị này để chọn giá trị lớn nhất.
Detailed solution
Tính đạo hàm của \(y = (x-2)^2 \cdot e^x\):
\[y' = 2(x-2) \cdot e^x + (x-2)^2 \cdot e^x = e^x(x-2)\bigl[2 + (x-2)\bigr] = x \cdot e^x \cdot (x-2)\]
Giải \(y' = 0\):
\[x \cdot e^x \cdot (x-2) = 0\]
Vì \(e^x > 0\) với mọi \(x\), nên \(x = 0\) hoặc \(x = 2\).
Trong khoảng \((1;3)\), chỉ có \(x = 2\) thỏa mãn.
Tính giá trị hàm số tại các điểm cần so sánh:
\[y(1) = (1-2)^2 \cdot e^1 = e\]
\[y(2) = (2-2)^2 \cdot e^2 = 0\]
\[y(3) = (3-2)^2 \cdot e^3 = e^3\]
So sánh: \(e^3 > e > 0\).
Giá trị lớn nhất của hàm số \(y = (x-2)^2 \cdot e^x\) trên đoạn \([1;3]\) là \(e^3\).
Chọn B.