Tìm tập xác định của hàm số lũy thừa, hàm số mũ, hàm số logarit

Trả lời nhanh

Hàm số mũ y = ax (a > 0, a ≠ 1) có tập xác định là ℝ. Khi số mũ là biểu thức u(x), điều kiện chỉ nằm ở u(x) (và các căn, phân thức khác nếu có). Hàm logarit y = logau(x) cần u(x) > 0. Hàm lũy thừa y = u(x)α phụ thuộc α: nguyên dương thì không cần thêm điều kiện, nguyên âm hoặc bằng 0 thì u ≠ 0, không nguyên thì u > 0.

1. Bảng điều kiện cần nhớ

Dạng hàm số Điều kiện xác định
y = au(x) (a > 0, a ≠ 1) u(x) xác định
y = logau(x) (0 < a ≠ 1) u(x) > 0
y = logv(x)u(x) (cơ số chứa x) u(x) > 0; v(x) > 0; v(x) ≠ 1
y = u(x)α, α nguyên dương u(x) xác định
y = u(x)α, α nguyên âm hoặc α = 0 u(x) ≠ 0
y = u(x)α, α không nguyên (kể cả 1/3, √2, π, e) u(x) > 0

Mẹo nhớ: “mũ thì thoải mái, logarit đòi dương, lũy thừa hỏi số mũ”. Với lũy thừa, việc đầu tiên là nhìn số mũ α thuộc loại nào.

2. Quy trình 4 bước

  1. Liệt kê mọi “vị trí nguy hiểm” trong biểu thức: mẫu số, căn bậc chẵn, biểu thức trong logarit, cơ số logarit chứa x, lũy thừa số mũ không nguyên.
  2. Viết điều kiện cho từng vị trí (dùng bảng ở trên).
  3. Giải từng điều kiện: bất phương trình bậc hai, phân thức, mũ, logarit.
  4. Lấy giao các tập nghiệm (vẽ trục số cho khỏi sót), rồi viết tập xác định D.

Với hàm số mũ, bước 1 thường chỉ còn các căn hoặc mẫu nằm ở chỗ khác; bản thân ax không gây ra điều kiện nào.

3. Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. y = (9 − x²)1/3 + log2(x − 1)

Số mũ 1/3 không nguyên nên 9 − x² > 0, tức −3 < x < 3. Logarit cần x − 1 > 0, tức x > 1. Giao hai điều kiện: D = (1; 3).

Ví dụ 2. y = (x² − x − 2)−3 + 5x

Số mũ −3 là số nguyên âm nên chỉ cần x² − x − 2 ≠ 0, tức x ≠ −1 và x ≠ 2. Hàm 5x không thêm điều kiện. D = ℝ \ {−1; 2}.

Ví dụ 3. y = (x − x²)e + 32x+1

Vì e là số vô tỉ nên x − x² > 0, tức x(1 − x) > 0, suy ra 0 < x < 1. D = (0; 1).

Ví dụ 4. y = 2019√(4 − x²) + log2(2x − 3)

Căn: 4 − x² ≥ 0 nên −2 ≤ x ≤ 2. Logarit: 2x − 3 > 0 nên x > 3/2. Giao: D = (3/2; 2]. Chú ý đầu mút 2 được lấy vì căn cho phép bằng 0, còn logarit không bị chặn ở đó.

Ví dụ 5. y = log2[(x − 3)/(x + 4)] + (4 − x)π

Logarit: (x − 3)/(x + 4) > 0 nên x < −4 hoặc x > 3. Lũy thừa số mũ π: 4 − x > 0 nên x < 4. Giao: D = (−∞; −4) ∪ (3; 4).

Ví dụ 6. y = 1 / log3(2x − 1)

Cần 2x − 1 > 0 (x > 1/2) và log3(2x − 1) ≠ 0, tức 2x − 1 ≠ 1, x ≠ 1. D = (1/2; +∞) \ {1}.

Ví dụ 7. y = logx−1(5 − x) (cơ số chứa x)

Điều kiện: x − 1 > 0, x − 1 ≠ 1 và 5 − x > 0. Tức x > 1, x ≠ 2, x < 5. D = (1; 2) ∪ (2; 5).

Ví dụ 8. y = √(3x − 9)

Cần 3x ≥ 9 = 32. Cơ số 3 > 1 nên giữ nguyên chiều: x ≥ 2. D = [2; +∞).

Ví dụ 9. y = √(log1/2(x − 1))

Cần x − 1 > 0 và log1/2(x − 1) ≥ 0 = log1/21. Cơ số 1/2 nhỏ hơn 1 nên đổi chiều: x − 1 ≤ 1, tức x ≤ 2. Kết hợp x > 1: D = (1; 2].

4. Dạng chứa tham số m

Đề thường hỏi: “tìm m để hàm số xác định với mọi x ∈ ℝ”. Khi đó phải chuyển về bài toán dấu của tam thức bậc hai:

  • ax² + bx + c > 0 với mọi x ⇔ a > 0 và Δ < 0 (hoặc a = 0, b = 0, c > 0).
  • ax² + bx + c ≥ 0 với mọi x ⇔ a > 0 và Δ ≤ 0 (hoặc a = b = 0, c ≥ 0).

Ví dụ 10. Có bao nhiêu giá trị nguyên của m để y = ln(x² − 2mx + 9) xác định với mọi x ∈ ℝ?

Cần x² − 2mx + 9 > 0 với mọi x. Hệ số a = 1 > 0, nên Δ’ = m² − 9 < 0, tức −3 < m < 3. Các giá trị nguyên: −2, −1, 0, 1, 2. Có 5 giá trị.

Ví dụ 11. Có bao nhiêu giá trị nguyên của m ∈ [−10; 10] để y = log3(x² − 4x + m) xác định với mọi x ∈ ℝ?

Cần Δ’ = 4 − m < 0, tức m > 4. Với m nguyên trong [−10; 10]: m = 5, 6, 7, 8, 9, 10. Có 6 giá trị.

Ví dụ 12. Tìm m để y = ln(mx² − 2x + 1) xác định với mọi x ∈ ℝ

Xét m = 0: biểu thức thành 1 − 2x, chỉ dương khi x < 1/2, không thỏa. Xét m ≠ 0: cần m > 0 và Δ’ = 1 − m < 0, tức m > 1. Đáp số: m > 1. Nhiều bạn quên xét trường hợp hệ số a = 0 (ở đây nó bị loại, nhưng có bài lại được nhận).

5. Lỗi sai thường gặp

Lỗi Cách tránh
Cho rằng (x − 1)2/3 hay (x − 1)√2 xác định với mọi x Số mũ không nguyên ⇒ cơ số phải > 0, tức x > 1
Quên x ≠ 0 khi số mũ bằng 0 hoặc âm Ví dụ x0 và x−2 đều có D = ℝ \ {0}
Không đổi chiều bất phương trình logarit khi cơ số trong (0; 1) Ghi rõ cơ số lớn hay nhỏ hơn 1 trước khi bỏ log
Viết điều kiện u(x) ≥ 0 cho biểu thức trong logarit Logarit luôn đòi u(x) > 0 (không có dấu bằng)
Quên cơ số khác 1 khi cơ số chứa x Viết đủ ba điều kiện: v > 0, v ≠ 1, u > 0
Gộp nghiệm bằng phép hợp thay vì giao Các điều kiện cùng lúc phải thỏa ⇒ lấy giao

6. Bài luyện tập (có đáp án)

  1. y = (x² − 5x + 6)−2.
  2. y = log2(x + 1) + √(3 − x).
  3. y = ln[(2 − x)/(x + 3)].
  4. y = (x − 2)√3 + log(5 − x).
  5. Có bao nhiêu giá trị nguyên của m ∈ [−5; 5] để y = ln(x² + 2mx + 4) xác định với mọi x ∈ ℝ?

Đáp án và gợi ý.

  1. x² − 5x + 6 ≠ 0 ⇔ x ≠ 2, x ≠ 3. D = ℝ \ {2; 3}.
  2. x + 1 > 0 và 3 − x ≥ 0 ⇒ −1 < x ≤ 3. D = (−1; 3].
  3. (2 − x)/(x + 3) > 0: lập bảng dấu, dương khi −3 < x < 2. D = (−3; 2).
  4. x − 2 > 0 (số mũ vô tỉ) và 5 − x > 0 ⇒ 2 < x < 5. D = (2; 5).
  5. Δ’ = m² − 4 < 0 ⇔ −2 < m < 2 ⇒ m ∈ {−1; 0; 1}. Có 3 giá trị.

7. Học tiếp

Sau khi chắc phần tập xác định, bạn có thể luyện thêm các dạng liên quan:

  • Phương pháp giải hàm số mũ và hàm số logarit (lý thuyết và bài tập)
  • Dạng bài tập hàm số lũy thừa, mũ, logarit
  • Bài tập về đồ thị hàm lũy thừa, hàm số mũ, hàm số logarit
  • 50 bài tập hàm số mũ, hàm số lôgarit có đáp án
  • 100 câu trắc nghiệm hàm số mũ, hàm số lôgarit
  • Giải Toán 12 bài 4: Hàm số mũ, hàm số lôgarit

Câu hỏi thường gặp

Tập xác định của hàm số mũ y = a^x là gì?

Với a > 0 và a ≠ 1, hàm số y = a^x xác định với mọi số thực x nên tập xác định là D = ℝ. Nếu số mũ là biểu thức u(x) thì tập xác định chính là tập xác định của u(x).

Khi nào hàm lũy thừa y = x^α có tập xác định là (0; +∞)?

Khi α không phải số nguyên, ví dụ 1/2, −1/3, √2 hoặc π. Nếu α nguyên dương thì D = ℝ; nếu α nguyên âm hoặc bằng 0 thì D = ℝ \ {0}.

Điều kiện để hàm logarit log_a u(x) xác định là gì?
Làm sao tìm m để hàm logarit xác định với mọi x thuộc ℝ?