Tìm hệ số a, b từ điều kiện đạo hàm cấp một và cấp hai
Problem:
Cho hàm số \(P(x) = ax^2 + bx + 3\) với \(a, b\) là hằng số. Tìm \(a, b\) biết \(P'(1) = 0\) và \(P''(1) = -2\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho đa thức bậc hai \(P(x) = ax^2 + bx + 3\), biết giá trị đạo hàm cấp một và cấp hai tại \(x = 1\). Cần tìm hai hằng số \(a\) và \(b\).
Required Knowledge
Công thức tính đạo hàm của đơn thức \((x^n)' = nx^{n-1}\). Đạo hàm cấp hai \(f''(x)\) là đạo hàm của \(f'(x)\). Giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn.
Solution Method
Chỉ có một cách. Tính \(P'(x)\) rồi tính tiếp \(P''(x)\), sau đó thế \(x = 1\) vào từng biểu thức để lập hệ hai phương trình hai ẩn \(a, b\), rồi giải hệ.
Real-world Application
Trong vật lý, nếu \(s(t)\) là quãng đường theo thời gian thì \(s'(t)\) là vận tốc và \(s''(t)\) là gia tốc — biết vận tốc và gia tốc tại một thời điểm giúp xác định phương trình chuyển động cụ thể.
Hints (0/3)
Hint 1:
Tính đạo hàm \(P'(x)\) của \(ax^2 + bx + 3\) bằng cách lấy đạo hàm từng hạng tử. Kết quả là một biểu thức chứa \(a, b\) và \(x\).
Hint 2:
Tiếp tục lấy đạo hàm của \(P'(x)\) vừa tìm được để có \(P''(x)\). Lưu ý \(P''(x)\) sẽ không còn chứa \(x\). Sau đó thế \(x = 1\) vào \(P'(x)\) và \(P''(x)\), lập hệ hai phương trình.
Hint 3:
Từ phương trình \(P''(1) = 2a = -2\), em tìm được \(a = -1\) ngay. Thế \(a = -1\) vào phương trình \(P'(1) = 2a + b = 0\) để tìm \(b\).
Detailed solution
Tính đạo hàm cấp một:
\[P'(x) = 2ax + b\]
Tính đạo hàm cấp hai:
\[P''(x) = 2a\]
Thế \(x = 1\) vào hai điều kiện đã cho, ta lập được hệ:
\[\left\{\begin{array}{l}P'(1) = 2a + b = 0\\P''(1) = 2a = -2\end{array}\right.\]
Từ phương trình thứ hai: \(2a = -2 \Rightarrow a = -1\).
Thế \(a = -1\) vào phương trình thứ nhất: \(2(-1) + b = 0 \Rightarrow b = 2\).
Vậy \(a = -1\) và \(b = 2\).