Gọi \(S\) là tập hợp tất cả các giá trị nguyên dương của tham số \(m\) để bất phương trình \({x^6} + 6{x^4} - {m^3}{x^3} + 13{x^2} - mx + 10 \ge 0\) nghiệm đúng với mọi \(x \in [1;4]\). Tích tất cả các phần tử của \(S\) là
Trả lời bởi giáo viên
Bước 1: Đưa về dạng \(f\left( x \right) \ge f\left( {mx} \right)\) với \(f(t) = {t^3} + t\)
Ta có:
\({x^6} + 6{x^4} - {m^3}{x^3} + 13{x^2} - mx + 10 \ge 0\)
\( \Leftrightarrow {x^6} + 6{x^4} + 13{x^2} + 10\)\( \ge {m^3}{x^3} + mx\)
\( \Leftrightarrow \left( {{x^6} + 6{x^4} + 12{x^2} + 8} \right)\)\( + \left( {{x^2} + 2} \right) \ge {m^3}{x^3} + mx\)
\( \Leftrightarrow {\left( {{x^2} + 2} \right)^3} + \left( {{x^2} + 2} \right)\)\( \ge {(mx)^3} + (mx)(*)\)
Bước 2: Khảo sát hàm \(f(t) = {t^3} + t\) và giải \(f\left( x \right) \ge f\left( {mx} \right)\)
Ta có hàm số \(f(t) = {t^3} + t\)
\( \Rightarrow {f^\prime }(t) = 3{t^2} + 1 > 0\)
\( \Rightarrow f(t)\) luôn đồng biến.
Khi đó:
\((*) \Leftrightarrow f\left( {{x^2} + 2} \right) \ge f(mx)\)\( \Leftrightarrow {x^2} + 2 \ge mx\)
Bước 3: Giải \({x^2} + 2 \ge mx\forall x \in [1;4]\), kết hợp với điều kiện m nguyên dương để tìm số tích các phần tử của S.
Do đó, \({x^6} + 6{x^4} - {m^3}{x^3} + 13{x^2} - mx\)\( + 10 \ge 0\)\(\forall x \in [1;4]\)
\( \Leftrightarrow {x^2} + 2 \ge mx\forall x \in [1;4]\)\( \Leftrightarrow x + \dfrac{2}{x} \ge m\forall x \in [1;4](**)\)
\( \Rightarrow 2\sqrt 2 \ge m\) (Do áp dụng BĐT Cauchy, \(\forall x \in [1;4],x + \dfrac{2}{x} \ge 2\sqrt 2 \) )
Mà \(m\) là số nguyên dương nên \(m \in \{ 1;2\} \Rightarrow S = \{ 1;2\} \).
Vậy tích các phần tử của S là 2.
Hướng dẫn giải:
Bước 1: Đưa về dạng \(f\left( x \right) \ge f\left( {mx} \right)\) với \(f(t) = {t^3} + t\)
Bước 2: Khảo sát hàm \(f(t) = {t^3} + t\) và giải \(f\left( x \right) \ge f\left( {mx} \right)\)
Bước 3: Giải \({x^2} + 2 \ge mx\forall x \in [1;4]\), kết hợp với điều kiện m nguyên dương để tìm số tích các phần tử của S.