Cho hàm số $y = \dfrac{{{x^3}}}{3} - a{x^2} - 3ax + 4$. Để hàm số đạt cực trị tại ${x_1}$, ${x_2}$ thỏa mãn $\dfrac{{x_1^2 + 2a{x_2} + 9a}}{{{a^2}}} + \dfrac{{{a^2}}}{{x_2^2 + 2a{x_1} + 9a}} = 2$ thì $a$ thuộc khoảng nào ?
Trả lời bởi giáo viên
Đạo hàm : $y' = {x^2} - 2ax - 3a$, $y' = 0 \Leftrightarrow {x^2} - 2ax - 3a = 0$ $\left( 1 \right)$
Hàm số có hai cực trị ${x_1}$,${x_2}$ khi $y' = 0$ có hai nghiệm phân biệt $ \Leftrightarrow \Delta ' > 0 \Leftrightarrow a < - 3 $ hoặc $ a > 0$
Khi đó ${x_1}$,${x_2}$ là nghiệm pt $\left( 1 \right)$, theo định lý Viet : $\left\{ \begin{array}{l}{x_1} + {x_2} = 2a\\{x_1}.{x_2} = - 3a\end{array} \right.$
Do đó, thay $\left\{ \begin{array}{l}2a={x_1} + {x_2} \\3a=-{x_1}.{x_2} \end{array} \right.$ vào đẳng thức bài cho ta được:
$\left\{ \begin{array}{l}x_1^2 + 2a{x_2} + 9a = x_1^2 + \left( {{x_1} + {x_2}} \right){x_2} - 3{x_1}{x_2} = x_1^2 - 2{x_1}{x_2} + x_2^2 = {\left( {{x_1} + {x_2}} \right)^2} - 4{x_1}{x_2} = 4{a^2} + 12a\\x_2^2 + 2a{x_1} + 9a = x_2^2 + \left( {{x_1} + {x_2}} \right){x_1} - 3{x_1}{x_2} = x_1^2 - 2{x_1}{x_2} + x_2^2 = {\left( {{x_1} + {x_2}} \right)^2} - 4{x_1}{x_2} = 4{a^2} + 12a\end{array} \right.$
Theo đề bài, ta có : $\dfrac{{4a + 12}}{a} + \dfrac{a}{{4a + 12}} = 2 \Leftrightarrow \dfrac{{4a + 12}}{a} = 1 \Leftrightarrow a = - 4$
Hướng dẫn giải:
- Tìm điều kiện để hàm số đã cho có \(2\) cực trị.
- Sử dụng hệ thức Vi – et thay vào đẳng thức có chứa \({x_1},{x_2}\) rồi tìm \(a\)