Viết phương trình tiếp tuyến tại điểm có hoành độ bằng 1
Problem:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = x^3 + 3x^2 - 1\) tại điểm có hoành độ bằng 1.
Problem Analysis
Problem Summary
Cho hàm số \(y = x^3 + 3x^2 - 1\). Tìm phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm có hoành độ \(x_0 = 1\).
Required Knowledge
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị \(y = f(x)\) tại điểm \(P(x_0; y_0)\) là \(y - y_0 = f'(x_0)(x - x_0)\), trong đó \(y_0 = f(x_0)\). Quy tắc tính đạo hàm của hàm đa thức: \((x^n)' = nx^{n-1}\).
Solution Method
Một cách giải. Tính \(y'\), sau đó thay \(x_0 = 1\) vào để tìm hệ số góc \(f'(1)\). Tính tung độ \(y_0 = f(1)\). Cuối cùng thay vào công thức phương trình tiếp tuyến.
Real-world Application
Trong vật lý, vận tốc tức thời của một vật chuyển động chính là hệ số góc của tiếp tuyến tại một điểm trên đồ thị quãng đường — thời gian. Nếu quãng đường của một vật di chuyển theo công thức \(s(t) = t^3 + 3t^2 - 1\), thì vận tốc tức thời tại thời điểm \(t = 1\) giây là bao nhiêu?
Hints (0/3)
Hint 1:
Tính đạo hàm \(y'\) của hàm số \(y = x^3 + 3x^2 - 1\), rồi thay \(x_0 = 1\) vào để tìm hệ số góc của tiếp tuyến.
Hint 2:
Hệ số góc là \(f'(1)\). Tung độ của điểm tiếp xúc là \(y_0 = f(1)\). Tính cả hai giá trị này trước khi viết phương trình.
Hint 3:
Phương trình tiếp tuyến có dạng \(y - y_0 = f'(x_0)(x - x_0)\). Thay \(x_0 = 1\), \(y_0 = f(1)\), \(f'(1)\) vào rồi rút gọn.
Detailed solution
Tính đạo hàm: \(y' = 3x^2 + 6x\).
Thay \(x_0 = 1\): \(f'(1) = 3 \cdot 1^2 + 6 \cdot 1 = 9\).
Tính tung độ điểm tiếp xúc: \(f(1) = 1^3 + 3 \cdot 1^2 - 1 = 3\).
Vậy điểm tiếp xúc là \(P(1; 3)\) và hệ số góc tiếp tuyến là 9.
Phương trình tiếp tuyến:
\[y - 3 = 9(x - 1)\]
\[y = 9x - 6.\]