Tìm tất cả các giá trị của $m$ để hệ sau có nghiệm $\left\{ \begin{array}{l}{3^{2x + \sqrt {x + 1} }} - {3^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 2017x \le 2017\\{x^2} - \left( {m + 2} \right)x + 2m + 3 \ge 0\end{array} \right.$.
Trả lời bởi giáo viên
Điều kiện $x \ge - 1$.
Xét ${3^{2x + \sqrt {x + 1} }} - {3^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 2017x \le 2017$$ \Leftrightarrow {3^{2x}}{.3^{\sqrt {x + 1} }} - {3^2}{.3^{\sqrt {x + 1} }} \le 2017 - 2017x$
$ \Leftrightarrow $$\left( {{9^x} - 9} \right){3^{\sqrt {x + 1} }} \le 2017\left( {1 - x} \right)$. Dễ thấy $x = 1$ là một nghiệm.
Nếu $x > 1$ thì $VT = \left( {{9^x} - 9} \right){3^{\sqrt {x + 1} }} > 0$, $VP = 2017\left( {1 - x} \right) < 0$
Suy ra $\left( {{9^x} - 9} \right){3^{\sqrt {x + 1} }} \le 2017\left( {1 - x} \right)$ vô nghiệm.
Nếu $ - 1 \le x < 1$ thì $VT = \left( {{9^x} - 9} \right){3^{\sqrt {x + 1} }} < 0$, $VP = 2017\left( {1 - x} \right) > 0$
Suy ra $\left( {{9^x} - 9} \right){3^{\sqrt {x + 1} }} \le 2017\left( {1 - x} \right)$ có nghiệm với $ - 1 \le x < 1$
Vậy bpt ${3^{2x + \sqrt {x + 1} }} - {3^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 2017x \le 2017$ có nghiệm với $ - 1 \le x \le 1$
Bài toán trở thành tìm $m$ để bpt ${x^2} - \left( {m + 2} \right)x + 2m + 3 \ge 0$ có nghiệm $ - 1 \le x \le 1$
BPT \( \Leftrightarrow m\left( {x - 2} \right) \le {x^2} - 2x + 3\) \( \Leftrightarrow m \ge \dfrac{{{x^2} - 2x + 3}}{{x - 2}} = f\left( x \right)\) \(\left( * \right)\) (Do $ - 1 \le x \le 1$)
\(f'\left( x \right) = \dfrac{{{x^2} - 4x + 1}}{{{{\left( {x - 2} \right)}^2}}}\)
Xét \(f'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow x = 2 - \sqrt 3 \in \left[ { - 1;1} \right]\)
Để bpt \(\left( * \right)\) có nghiệm thì \(m \ge \mathop {\min f\left( x \right)}\limits_{x \in \left[ { - 1;1} \right]} .\)
Lập bảng biến thiên của hàm số \(f\left( x \right)\) trên \(\left[ { - 1;1} \right]\) ta có \(m \ge f\left( 1 \right) = f\left( { - 1} \right) = - 2\)
Vậy \(m \ge - 2\).
Hướng dẫn giải:
- Dùng phương pháp đánh giá hai vế để giải bất phương trình đầu của hệ.
- Dùng phương pháp hàm số (cô lập \(m\) rồi xét hàm) để tìm điều kiện để bất phương trình có tập nghiệm giao với tập nghiệm ở trên khác rỗng.