Bài toán: Tìm điều kiện của tham số m để hàm số
y=x^3-3(2m+1)x^2+(12m+5)x+1
đồng biến trên \left. (-\infty ;-1 \right]\cup \left[ 2;+\infty ) \right.
Giải
Cách 1
y=x^3-3(2m+1)x^2+(12m+5)x+1
đồng biến trên \left. (-\infty ;-1 \right]\cup \left[ 2;+\infty ) \right.
Giải
Cách 1
Đặt K=\left. (-\infty ;-1 \right]\cup \left[ 2;+\infty ) \right.
Yêu cầu của bài toán được thỏa mãn khi và chỉ khi
\begin{align}y' \geq 0, \forall x \in K \Leftrightarrow & \left\{\begin{matrix} m \geq \frac{3x^2-6x+5}{12(x-1)}&, \forall x \in \left. (-\infty ;-1 \right] \\ m \leq \frac{3x^2-6x+5}{12(x-1)}&, \forall x \in \left[ 2;+\infty ) \right. \end{matrix}\right.\\ \Leftrightarrow & \left\{\begin{matrix} m \geq \max_{\left. (-\infty ;-1 \right]}g(x) \\ m \leq \min_{\left[ 2;+\infty ) \right.}g(x) \end{matrix}\right. \end{align}
Trong đó: g(x) = \frac{3x^2+6x-5}{x-1}. Ta có:
g'(x) = \frac{3x^2-6x+1}{12(x-1)^2}
Phương trình g'(x) = 0 vô nghiệm trên K.
g(-1) = -\frac{7}{12};g(2)=\frac{5}{12};\lim_{x\to +\infty}g(x) = +\infty; \lim_{x\to -\infty}g(x) = -\infty
Do đó
\max_{\left. (-\infty ;-1 \right]}g(x) =-\frac{7}{12}; \min_{\left[ 2;+\infty ) \right.}g(x)=\frac{5}{12}
Vậy:
\eqref{pt27} \Leftrightarrow -\frac{7}{12} \leq m \leq \frac{5}{12}
Cách 2
Dễ thấy y' là tam thức bậc hai có: \Delta ' = 6(6m^2-1).\\
*Trường hợp 1. Nếu -\frac{1}{\sqrt{6}}\leq m \leq \frac{1}{\sqrt{6}} thì \Delta ' \leq 0. Khi đó y' \leq 0, \forall x \in \mathbb{R}. Hàm số đã cho đồng biến trên \mathbb{R}. Yêu cầu của bài toán được thỏa mãn.
*Trường hợp 1 Nếu m < -\frac{1}{\sqrt{6}} hoặc m > \frac{1}{\sqrt{6}} thì \Delta ' > 0. Khi đó phương trình y' = 0 có hai nghiệm x_1, x_2(x_1<x_2).
Dựa vào bảng biến thiên, ta thấy yêu cầu của bài toán được thỏa mãn khi và chỉ khi:
\begin{align*}-1 \leq x_1 <x_2 \leq 2 \Leftrightarrow & \left\{\begin{matrix}(x_1-2)(x_2-2) \geq 0\\(x_1+1)(x_2+1)\geq 0 \\ x_1+x_2 \geq -2\\ x_1+x_2 \leq 4\end{matrix}\right. \\ \Leftrightarrow & \left\{\begin{matrix}\frac{12m+5}{3}-2.2(2m+1)+4 \geq 0\\ \frac{12m+5}{3}+2(2m+1)+1\geq 0 \\2(2m+1) \geq -2 \\ 2(2m+1)\leq 4 \end{matrix}\right. \\ \Leftrightarrow & -\frac{7}{12} \leq m \leq \frac{5}{12}\end{align*}
Kết hợp cả hai trường hợp, ta có đáp án của bài toán là:
-\frac{7}{12} \leq m \leq \frac{5}{12}
Cách 3
Yêu cầu của bài toán được thỏa mãn khi và chỉ khi
3x^2-6(2m+1)x+12m+5 \geq 0 \forall x \in K
Dễ thấy h(x) = 3x^2-6(2m+1)x+12m+5 là tam thức bậc hai có hoành độ đỉnh: x_0=2m+1 và:
g(-1)=14+24m;g(1)=5-12m;g(2m+1)=2(1-6m^2)
Do parabol y=h(x) có bề lõm quay lên trên nên yêu cầu của bài toán được thỏa mãn khi và chỉ khi: g(2m+1) \geq 0 hoặc
\left\{\begin{matrix}g(-1) \geq 0 \\ g(2) \geq 0 \end{matrix}\right.
Điều này tương đương với:
-\frac{7}{12} \leq m \leq \frac{5}{12}
0 comments:
Đăng nhận xét