Có bao nhiêu giá trị nguyên âm của tham số m để hàm số y = x + 4 2x - m

Có bao nhiêu giá trị nguyên âm của m để hàm số \[y={{x}^{4}}-4{{x}^{3}}+\left[ m+25 \right]x-1\] đồng biến trên khoảng \[\left[ 1;+\infty  \right]\].

  • A. 8
  • B. 10
  • C. 11
  • D. 9

Lời giải tham khảo:

Đáp án đúng: D

Tập xác định \[D=\mathbb{R}\]. 

Ta có \[{y}'=4{{x}^{3}}-12{{x}^{2}}+m+25\].

Hàm số đồng biến trên khoảng \[\left[ 1;+\infty  \right]\Leftrightarrow {y}'\ge 0, \forall x>1\Leftrightarrow 4{{x}^{3}}-12{{x}^{2}}+m+25\ge 0, \forall x>1\]

\[\Leftrightarrow m\ge -4{{x}^{3}}+12{{x}^{2}}-25, \forall x>1\].

Xét hàm số \[f\left[ x \right]=-4{{x}^{3}}+12{{x}^{2}}-25\], với x>1.

\[{f}'\left[ x \right]=-12{{x}^{2}}+24x\].      \[{f}'\left[ x \right]=0\Leftrightarrow -12{{x}^{2}}+24x=0\Leftrightarrow \left[ \begin{align} & x=0 \\ & x=2 \\ \end{align} \right.\]

Ta có bảng biến thiên sau:

Dựa vào bảng biến thiên ta có: \[m\ge -4{{x}^{3}}+12{{x}^{2}}-25,\,\forall x>1\Leftrightarrow m\ge -9\]

\[\begin{array}{l}y = \dfrac{1}{4}{x^4} + mx - \dfrac{3}{{2x}}\\ \Rightarrow y' = {x^3} + m - \dfrac{3}{2}.\dfrac{{ - 1}}{{{x^2}}} = {x^3} + m + \dfrac{3}{{2{x^2}}}\end{array}\]

Để hàm số đồng biến .

\[ \Leftrightarrow {x^3} + m + \dfrac{3}{{2{x^2}}} \ge 0 \Leftrightarrow m \ge  - {x^3} - \dfrac{3}{{2{x^2}}} \Leftrightarrow m \ge \mathop {\max }\limits_{[0; + \infty ]} \left[ { - {x^3} - \dfrac{3}{{2{x^2}}}} \right]\]

Dùng máy tính cầm tay, chức năng TABLE [Mode + 7]

Nhập \[\left\{ \begin{array}{l}f\left[ x \right] =  - {x^3} - \dfrac{3}{{2{x^2}}}\\g[x]:bo\,\,qua\\Start:0\\End:5\\Step\dfrac{5}{{19}}\end{array} \right.\] \[ \Rightarrow Max =  - 2,52\]

Theo đánh giá trên \[m \ge Max \Rightarrow m \ge  - 2,52\]

+ Mà \[m\] là số nguyên âm \[ \Rightarrow m = \left\{ { - 1; - 2} \right\}{\rm{.}}\]

Chọn A.

Cách 2:

Xét hàm số \[y = \frac{1}{4}{x^4} + mx - \frac{3}{{2x}}\] trên \[\left[ {0; + \infty } \right]\] ta có: \[y' = {x^3} + m + \frac{3}{{2{x^2}}}\]

Hàm số đã cho đồng biến trên \[\left[ {0; + \infty } \right]\] \[ \Leftrightarrow y' \ge 0\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\]

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow {x^3} + m + \frac{3}{{2{x^2}}} \ge 0\,\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\\ \Leftrightarrow m \ge  - \left[ {{x^3} + \frac{3}{{2{x^2}}}} \right]\,\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\\ \Leftrightarrow m \ge \mathop {\max }\limits_{\left[ {0; + \infty } \right]} \left[ { - \left[ {{x^3} + \frac{3}{{2{x^2}}}} \right]} \right]\end{array}\]

Xét hàm số \[y =  - {x^3} - \frac{3}{{2{x^2}}}\] trên \[\left[ {0; + \infty } \right]\] ta có:

\[y' =  - 3{x^2} + \frac{3}{{{x^3}}}\] \[ \Rightarrow y' = 0 \Leftrightarrow  - 3{x^2} + \frac{3}{{{x^3}}} = 0\]

\[ \Leftrightarrow  - {x^5} + 1 = 0 \Leftrightarrow x = 1\]

Ta có BBT:

 

\[ \Rightarrow \mathop {\max }\limits_{\left[ {0; + \infty } \right]} \left[ { - {x^3} - \frac{3}{{2{x^2}}}} \right] =  - \frac{5}{2}\] \[ \Rightarrow m \ge  - \frac{5}{2}\]

+] Để hàm số đồng biến trên \[\left[ {0; + \infty } \right] \Rightarrow y' \ge 0\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\].

+] Cô lập m, đưa BPT về dạng \[m \ge f\left[ x \right]\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right] \Leftrightarrow m \ge \mathop {\min }\limits_{\left[ {0; + \infty } \right]} f\left[ x \right]\].

+] Sử dụng chức năng MODE 7, xác định GTNN của hàm số \[y = f\left[ x \right]\] trên \[\left[ {0; + \infty } \right]\] và kết luận.

Lời giải chi tiết:

TXĐ: \[D = \mathbb{R}\backslash \left\{ 0 \right\}\]. Ta có \[y' = {x^3} + m + \dfrac{3}{{2{x^2}}} = \dfrac{{2{x^5} + 2m{x^2} + m}}{{2{x^2}}}\].

Để hàm số đồng biến trên \[\left[ {0; + \infty } \right] \Rightarrow y' \ge 0\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right] \Leftrightarrow 2{x^5} + 2m{x^2} + m \ge 0\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\].

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow 2{x^5} + m\left[ {2{x^2} + 1} \right] \ge 0\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right] \Leftrightarrow m \ge \dfrac{{ - 2{x^5}}}{{2{x^2} + 1}} = f\left[ x \right]\,\,\forall x \in \left[ {0; + \infty } \right]\\ \Leftrightarrow m \ge \mathop {\min }\limits_{\left[ {0; + \infty } \right]} f\left[ x \right]\end{array}\]

Xét hàm số \[f\left[ x \right] = \dfrac{{ - 2{x^5}}}{{2{x^2} + 1}}\] trên \[\left[ {0; + \infty } \right]\], sử dụng MTCT ta có \[\mathop {\min }\limits_{\left[ {0; + \infty } \right]} f\left[ x \right] = f\left[ 0 \right] = 0 \Rightarrow m \ge 0\].

Chủ Đề