Cho hàm số \(y = - {x^3} + \left( {2m - 1} \right){x^2} - \left( {{m^2} - 1} \right)x + 2019\). Hỏi có bao nhiêu giá trị nguyên của tham số \(m\) thuộc khoảng \(\left( { - 2019;2019} \right)\) để hàm số nghịch biến trên khoảng \(\left( {2; + \infty } \right)\)?
Trả lời bởi giáo viên
Ta có : \(y' = - 3{x^2} + 2\left( {2m - 1} \right)x - \left( {{m^2} - 1} \right)\)
\(\Delta ' = {\left( {2m - 1} \right)^2} - 3\left( {{m^2} - 1} \right) = 4{m^2} - 4m + 1 - 3{m^2} + 3 = {m^2} - 4m + 4 = {\left( {m - 2} \right)^2} \ge 0,\forall m\)
Khi đó phương trình \(y' = 0\) luôn có hai nghiệm \({x_1} = \dfrac{{m + 1}}{3},{x_2} = m - 1\).
+) Nếu \(\dfrac{{m + 1}}{3} \le m - 1 \Leftrightarrow m + 1 \le 3m - 3 \Leftrightarrow m \ge 2\) thì phương trình \(y' = 0\) có hai nghiệm \({x_1} \le {x_2}\)
Khi đó \(y' \le 0\,\,\forall x \in \left( {2; + \infty } \right) \Leftrightarrow {x_1} \le {x_2} \le 2 \Rightarrow m - 1 \le 2 \Leftrightarrow m \le 3\).
Kết hợp với \(m \ge 2\) ta được \(2 \le m \le 3\).
+) Nếu \(\dfrac{{m + 1}}{3} > m - 1 \Leftrightarrow m < 2\) thì phương trình \(y' = 0\) có hai nghiệm \({x_2} < {x_1}\).
Khi đó \(y' \le 0,\forall x \in \left( {2; + \infty } \right) \Leftrightarrow {x_2} < {x_1} \le 2 \Rightarrow \dfrac{{m + 1}}{3} \le 2 \Leftrightarrow m \le 5\).
Kết hợp với \(m < 2\) ta được \(m < 2\).
Vậy \(\left[ \begin{array}{l}m < 2\\2 \le m \le 3\end{array} \right. \Leftrightarrow m \le 3\). Mà \(m \in \left( { - 2019;2019} \right),m \in \mathbb{Z} \Rightarrow m \in \left\{ { - 2018; - 2017;...;3} \right\}\) nên có \(3 - \left( { - 2018} \right) + 1 = 2022\) giá trị nguyên của \(m\).
Hướng dẫn giải:
Hàm số \(y = f\left( x \right)\) nghịch biến trên khoảng \(\left( {a;b} \right)\) nếu \(f'\left( x \right) \le 0,\forall x \in \left( {a;b} \right)\), chú ý \(f'\left( x \right) = 0\) tại hữu hạn điểm \(x \in \left( {a;b} \right)\).
- Tính \(y'\).
- Tìm \(m\) để \(y' \le 0,\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\).
Giải thích thêm:
\(y' \le 0\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow - 3{x^2} + 2\left( {2m - 1} \right)x - \left( {{m^2} - 1} \right) \le 0\)\(\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow {\left( {2x - m} \right)^2} \ge {\left( {x - 1} \right)^2}\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow \left| {2x - m} \right| \ge \left| {x - 1} \right|\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\)
Do x>2 nên \(x - 1 > 0\)
=> \(\left| {2x - m} \right| \ge x - 1 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}2x - m \ge x - 1\\ - 2x + m \le x - 1\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m \le x + 1\\m \ge 3x - 1\end{array} \right.\)
TH1: \(m \le x + 1 \Leftrightarrow m \le \mathop {\min }\limits_{\left[ {2; + \infty } \right)} \left( {x + 1} \right) = 3\)
TH2: \(m \ge 3x - 1\forall x \in \left( {2; + \infty } \right)\)\( \Leftrightarrow m \ge \mathop {\max }\limits_{\left( {2; + \infty } \right)} \left( {3x - 1} \right)\) (không tồn tại)
Vậy \(m \le 3\)