Tìm tất cả các giá trị thực của tham số $m$ để phương trình $5{x^2} + 12x + 16 = m\left( {x + 2} \right)\sqrt {{x^2} + 2} $ có hai nghiệm thực phân biệt thỏa mãn điều kiện ${2017^{2x + \sqrt {x + 1} }} - {2017^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 2018x \le 2018$.
Trả lời bởi giáo viên
Ta có ${2017^{2x + \sqrt {x + 1} }} - {2017^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 2018x \le 2018$
$ \Leftrightarrow {2017^{2x + \sqrt {x + 1} }} + 1009\left( {2x + \sqrt {x + 1} } \right) \le {2017^{2 + \sqrt {x + 1} }} + 1009\left( {2 + \sqrt {x + 1} } \right)$$ \Leftrightarrow f\left( {2x + \sqrt {x + 1} } \right) \le f\left( {2 + \sqrt {x + 1} } \right)$
Xét hàm số $f\left( u \right) = {2017^u} + 1009u$
Ta có $f'\left( t \right) = {2017^u}\ln 2017 + 1009 > 0,\forall u$$ \Rightarrow f\left( u \right)$ đồng biến.
Nên $2x + \sqrt {x + 1} \le 2 + \sqrt {x + 1} \Leftrightarrow - 1 \le x \le 1$
Ta lại có $5{x^2} + 12x + 16 = m\left( {x + 2} \right)\sqrt {{x^2} + 2} $$ \Leftrightarrow 3{\left( {x + 2} \right)^2} + 2\left( {{x^2} + 2} \right) = m\left( {x + 2} \right)\sqrt {{x^2} + 2} $
$ \Rightarrow 3{\left( {\dfrac{{x + 2}}{{\sqrt {{x^2} + 2} }}} \right)^2} + 2 = m.\dfrac{{x + 2}}{{\sqrt {{x^2} + 2} }}$
Xét $t = \dfrac{{x + 2}}{{\sqrt {{x^2} + 2} }} \Rightarrow t'\left( x \right) = \dfrac{{2 - 2x}}{{{{\left( {\sqrt {{x^2} + 2} } \right)}^3}}} \ge 0,\forall x \in \left[ { - 1;1} \right]$
Nên $\dfrac{{\sqrt 3 }}{3} \le t \le \sqrt 3 $
Khi đó phương trình trở thành $3{t^2} + 2 = mt \Leftrightarrow 3t + \dfrac{2}{t} = m$
Xét hàm số $g\left( t \right) = 3t + \dfrac{2}{t}$.
Ta có $g'\left( t \right) = 3 - \dfrac{2}{{{t^2}}} = \dfrac{{3{t^2} - 2}}{{{t^2}}}$.
Cho $g'\left( t \right) = 0 \Rightarrow t = \dfrac{{\sqrt 6 }}{3}$
Bảng biến thiên:
Dựa vào bảng biến thiên suy ra $2\sqrt 6 < m \le 3\sqrt 3 $.
Hướng dẫn giải:
- Biến đổi bất phương trình về dạng \(f\left( u \right) \le f\left( v \right)\) với \(u,v\) là các biểu thức của \(x\)
- Dùng phương pháp hàm số xét hàm \(y = f\left( t \right)\) suy ra mối quan hệ \(u,v\) suy ra điều kiện của \(x\)
- Cô lập \(m\) trong phương trình đã cho rồi dùng phương pháp hàm số tìm điều kiện để phương trình có hai nghiệm phân biệt thỏa mãn điều kiện của \(x\) vừa tìm được.