Hàm số $y = m{x^4} + \left( {m + 3} \right){x^2} + 2m - 1$ chỉ có cực đại mà không có cực tiểu khi
Trả lời bởi giáo viên
+) Với \(m = 0\) thì ta có hàm số \(y = 3{x^2} - 1\) có \(3 > 0\) nên đồ thị hàm số là một parabol có bề lõm hướng lên trên\( \Rightarrow \) hàm số có điểm cực tiểu \(x = 0\).
+) Với \(m \ne 0\) ta có hàm trùng phương \(y = m{x^4} + \left( {m + 3} \right){x^2} + 2m - 1\)
\( \Rightarrow y' = 4m{x^3} + 2\left( {m + 3} \right)x = x\left( {4m{x^2} + 2m + 6} \right)\), \(y'' = 12m{x^2} + 2\left( {m + 3} \right)\).
Xét phương trình \(y' = 0\) \( \Leftrightarrow x\left( {4m{x^2} + 2m + 6} \right) = 0\) \( \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 0}\\{{x^2} = \dfrac{{ - m - 3}}{{2m}}{\mkern 1mu} \left( 2 \right)}\end{array}} \right.\)
Nếu hàm số có cực đại mà không có cực tiểu thì phương trình \(y' = 0\) có nghiệm \(x = 0\) duy nhất .
Hay phương trình (2) vô nghiệm hoặc có nghiệm kép \(x = 0\)
\( \Leftrightarrow \dfrac{{ - m - 3}}{{2m}} \le 0 \Leftrightarrow \dfrac{{m + 3}}{{2m}} \ge 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{m \le {\rm{\;}} - 3}\\{m > 0}\end{array}} \right.\)
Với \(m > 0\) thì phương trình \(y' = 0\) có nghiệm duy nhất \(x = 0\) và \(y''\left( 0 \right) = 2\left( {m + 3} \right) > 0\), do đó \(x = 0\) là điểm cực tiểu của hàm số (loại).
Với \(m < - 3\) thì \(y''\left( 0 \right) = 2\left( {m + 3} \right) < 0\), do đó \(x = 0\) là điểm cực đại (nhận).
Với \(m = - 3\) thì \(y' = - 12{x^3} = 0 \Leftrightarrow x = 0\) và \(y'\) đổi dấu từ dương sang âm qua nghiệm \(x = 0\).
Do đó \(x = 0\) là điểm cực đại của hàm số (nhận).
Vậy \(m \le - 3\).
Hướng dẫn giải:
Xét hàm số \(y = a{x^4} + b{x^2} + c\).
+) Với \(a = 0,b \ne 0\) ta có \(y = b{x^2} + c\) là hàm bậc hai có đồ thị là một parabol. Hàm số này chỉ có một điểm cực trị \(x = 0\) (là cực đại nếu \(b < 0\), là cực tiểu nếu \(b > 0\)) .
+) Với \(a \ne 0\) thì \(y = a{x^4} + b{x^2} + c\) là hàm trùng phương (bậc 4). Hàm này hoặc có ba điểm cực trị hoặc có một điểm cực trị. Trong trường hợp có ba điểm cực trị thì luôn luôn có cực tiểu nên để hàm số có điểm cực đại mà không có điểm cực tiểu thì hàm số chỉ có một điểm cực trị là điểm cực đại.
Nghĩa là phương trình \(y' = 0\) có nghiệm \({x_0}\) duy nhất và \({x_0}\) là điểm cực đại (đạo hàm đổi dấu từ dương sang âm qua nghiệm).