Tính đạo hàm tại một điểm bằng định nghĩa giới hạn
Problem:
Tính đạo hàm của hàm số \(y = -x^2 + 2x + 1\) tại điểm \(x_0 = -1\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho hàm số \(f(x) = -x^2 + 2x + 1\), cần tính đạo hàm tại điểm \(x_0 = -1\), tức là tìm \(f'(-1)\).
Required Knowledge
Định nghĩa đạo hàm tại một điểm: \(f'(x_0) = \lim\limits_{x \to x_0} \dfrac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0}\) nếu giới hạn hữu hạn tồn tại. Ngoài ra cần biết phân tích đa thức để rút gọn nhân tử chung ở tử và mẫu trước khi tính giới hạn.
Solution Method
Có một cách giải chính. Thay \(x_0 = -1\) vào công thức định nghĩa đạo hàm, tính \(f(-1)\), sau đó lập hiệu \(f(x) - f(-1)\), phân tích tử thành nhân tử rồi rút gọn với mẫu \((x+1)\), cuối cùng tính giới hạn còn lại.
Real-world Application
Nếu quãng đường một xe máy đi được mô tả bởi hàm số theo thời gian, đạo hàm tại một thời điểm cụ thể chính là vận tốc tức thời của xe tại thời điểm đó — vậy em có thể tính vận tốc tức thời bằng cách dùng đúng công thức này.
Hints (0/3)
Hint 1:
Tính \(f(-1) = -(-1)^2 + 2(-1) + 1\) trước. Sau đó lập biểu thức \(\dfrac{f(x) - f(-1)}{x-(-1)}\) và rút gọn.
Hint 2:
Sau khi tính được \(f(-1) = -2\), tử số trở thành \(-x^2 + 2x + 1 - (-2) = -x^2 + 2x + 3\). Thử phân tích đa thức này: \(-x^2 + 2x + 3 = -(x^2 - 2x - 3) = -(x-3)(x+1) = (3-x)(x+1)\).
Hint 3:
Sau khi phân tích, rút gọn \((x+1)\) ở tử và mẫu (với \(x \neq -1\)), rồi tính \(\lim\limits_{x \to -1}(3-x)\) bằng cách thay trực tiếp \(x = -1\).