Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (200.87 KB, 22 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>I.</b> <b>Tóm tắt kiến thức</b>
<b>1.</b> Bất phương trình f(x) <i>m đúng với mọi x thuộc khoảng </i>( ; )<i>a b</i>
khi và chỉ khi trên khoảng ( ; )<i>a b</i> , đường thẳng y = m nằm dưới đồ thị
( )<i>C</i> của hàm số y = f(x).
<b>2.</b> Bất phương trình f(x) <i>m có nghiệm trên khoảng </i>( ; )<i>a b</i> khi và
chỉ khi trên khoảng ( ; )<i>a b</i> , đường thẳng y = m và đồ thị ( )<i>C</i> của hàm số
<i>y = f(x) có điểm chung hoặc đường thẳng y = m nằm dưới đồ thị </i>( )<i>C</i>
của hàm số y = f(x).
<b>II. Phương pháp giải tốn và các ví dụ minh họa</b>
Dưới đây, thay cho khoảng hoặc đoạn hoặc nửa khoảng, ta viết
chung là K.
<b>1. Phương pháp độc lập tham số với biến số</b>
<b>Dạng tốn: </b>Tìm tham số m để hàm số y = f(x, m) đồng biến (nghịch biến)
trên K.
<b>Cách giải:</b>
+ Tính đạo hàm f ’(x, m)
+ Hàm số đồng biến (nghịch biến) trên K f ’(x, m) ≥ 0
+ Xét sự biến thiên của hàm số g(x) trên K, từ đó tìm được m.
<b>Ví dụ 1</b>. Tìm m để hàm số <i><sub>y x</sub></i>3 <sub>3</sub><i><sub>x</sub></i>2 <i><sub>mx</sub></i> <sub>4</sub><i><sub>m</sub></i>2 <sub>4</sub>
nghịch biến trên (1; 1).
<b>Giải</b>
+ Hàm số xác định trên (1; 1)
+ Ta có <i><sub>y</sub></i><sub>' 3</sub><i><sub>x</sub></i>2 <sub>6</sub><i><sub>x m</sub></i>
+ Hàm số nghịch biến trên (1; 1) khi và chỉ khi:
<i>y’ </i> 0, <i>x</i>(1; 1) <i>m</i>3<i>x</i>2 6 ,<i>x</i> (1) <i>x</i>(1; 1)
+ Xét hàm số g(x) = 3x2 6x trên (1; 1)
<i>g’(x) = </i> 6x 6, g’(x) = 0 x = 1
B ng bi n thiên ả ế c a ủ <i>g</i>(<i>x</i>):
<i>x</i> 1 1
<i>g’(x) </i>
<i>g(x)</i> 3
9
Từ bảng biến thiên suy ra (1) đúng với mọi <i>x thuộc khoảng (</i>1; 1) khi và
chỉ khi đường thẳng y = m nằm dưới đường cong y = g(x).
Vậy các giá trị cần tìm là <i>m</i>lim ( )<i><sub>x</sub></i><sub></sub><sub>1</sub> <i>g x</i> 9.
<b>Ví dụ 2</b>. Tìm m để hàm số 1 3 ( 1) 2 ( 7) 1
3
<i>y</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>x</i> đồng biến trên
khoảng (2; +).
<b>Giải</b>
+ Hàm số xác định trên (2; +)
+ Ta có <i>y</i>'<i>x</i>2 2(<i>m</i> 1)<i>x</i> (<i>m</i> 7)
+ Hàm số đồng biến trên (2; +) y’ 0 <i>x</i>(2; +)
<i>x</i>2 2(<i>m</i> 1)<i>x</i> (<i>m</i> 7) 0, <i>x</i>(2; +)
<i>x</i>2 2<i>x</i> 7 (2<i>x</i>1) ,<i>m</i> <i>x</i>(2; +)
2 <sub>2</sub> <sub>7</sub>
,
2 1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>m</i>
<i>x</i>
<i>x</i>(2; +) (vì <i>x</i>2 nên 2<i>x</i> 1 0)
+ Xét hàm số
2 <sub>2</sub> <sub>7</sub>
( ) <i>x</i> <i>x</i>
2 2
2 2
(2 1)(2 1) 2( 2 7) 2 2 12
'( )
(2 1) (2 1)
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>g x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2 2 3
'( ) 0 2 2 12 0 6 0
2
<i>x</i>
<i>g x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i>
<sub> </sub>
Bảng biến thiên của g(x):
<i>x</i> 2 +
<i>g’(x)</i> +
<i>g(x)</i>
+
3
Từ bảng biến thiên suy ra các giá trị cần tìm là m 3.
<b>Ví dụ 3</b>. Tìm m để hàm số 3 ( 1) 2 3( 2)
3
<i>m</i>
<i>y</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>x</i>đồng biến trên [2;+).
<b>Giải</b>
+ Hàm số xác định trên [2;+)
+ Ta có: <i>y</i>'<i>mx</i>2 2(<i>m</i> 1)<i>x</i>3(<i>m</i> 2)
2
' 0, [2; ) 2( 1) 3( 2) 0, [2; )
<i>y</i> <i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>x</i>
2
( 2 3) 2 6, [2; )
<i>m x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
2 ,
2 6 <sub>[2;</sub> <sub>)</sub>
<i>x</i>
<i>m</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
(vì x
2<sub> –2x+3 > 0,</sub> <i><sub>x</sub></i>
)
+ Xét g(x) = <sub>2</sub>2 6
2 3
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
trên [2;)
<i>g'(x) = </i><sub>(</sub>2<i><sub>x</sub>x</i><sub>2</sub>2<sub>2</sub>12<i><sub>x</sub>x</i><sub>3)</sub>6<sub>2</sub>
; g'(x) = 0 <i>x</i> 3 6
<i>x</i> 2 3 6
<i>g'(x)</i> 0 +
<i>g(x)</i> 2
Vậy (2) 2.
3
<i>m g</i>
<b>Ví dụ 4</b>. Tìm m để hàm số y = x3
3x2 + m2<i>x + m nghịch biến trên (1; 2).</i>
<b>Giải</b>
+ Hàm số xác định trên (1; 2)
+ Ta có y’ = 3x2<sub></sub><sub> 6x + m</sub>2
+ Hàm số nghịch biến trên khoảng (1; 2) khi và chỉ khi:
<i>y’ </i> 0, <i>x</i> (1; 2) m2 6x 3x2, <i>x</i> (1; 2)
+ Xét hàm số g(x) = 6x 3x2 trên (1; 2)
<i>g’(x) = 6 </i> 6x, g’(x) = 0 x = 1
Bảng biến thiên của g(x):
<i>x</i> 1 2
<i>g(x)</i> 3
0
Từ bảng biến thiên suy ra giá trị cần tìm là <i><sub>m</sub></i>2 <sub>0</sub> <i><sub>m</sub></i> <sub>0</sub>
.
<b>Ví dụ 5. </b>Tìm m để hàm số
2
2 (6 )
2
<i>x</i> <i>m x</i>
<i>y</i>
<i>mx</i>
nghịch biến trên khoảng (0; 1).
<b>Giải</b>
+ Hàm số xác định trên (0; 1) với 2 (0;1)
<i>m</i>
+ Ta có:
2 2
2 2
(4 6 )( 2) 2 (6 ) 2 4 2 12
'
( 2) ( 2)
<i>x</i> <i>m mx</i> <i>m x</i> <i>m x</i> <i>mx</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>y</i>
<i>mx</i> <i>mx</i>
<i>m = 0 </i> y’ = x + 3 (loại)
<i>m </i> 0, y’ 0,<i>x</i>(0; 1) khi và chỉ khi:
(0;1)
<i>m</i>
và
2
2<i>mx</i> 4<i>x</i> 2<i>m</i>12 0 , <i>x</i>(0; 1)
(<i>x</i>2 1)<i>m</i>2<i>x</i> 6, <i>x</i>(0; 1)
2<sub>2</sub> 6
1
<i>x</i>
<i>m</i>
<i>x</i>
, <i>x</i>(0; 1)
2 <sub>1 0,</sub> <sub>(0;1)</sub>
<i>x</i> <i>x</i>
+ Xét hàm số ( ) 2<sub>2</sub> 6
1
<i>x</i>
<i>g x</i>
<i>x</i>
trên (0; 1)
2 2
2 2 2 2
2( 1) 2 (2 6) 2 12 2
'( ) 0, (0;1)
( 1) ( 1)
<i>x</i> <i>x x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>g x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
(vì <i>x</i>0 nên 2<i>x</i>2 12<i>x</i> 2 0)
<i>x</i> 0 1
<i>g’(x) +</i>
<i>g(x)</i>
+
6
Từ bảng biến thiên suy ra khơng có giá trị nào của m để hàm số đã cho
nghịch biến trên (0; 1).
<b>Ví dụ 6</b>. Tìm m để hàm số
2 <sub>(2 4 )</sub> <sub>4</sub> <sub>1</sub>
1
<i>mx</i> <i>m x</i> <i>m</i>
<i>y</i>
<i>x</i>
nghịch biến trên
<b>Giải</b>
Hàm số xác định trên (1; 1)
2 2
(2 2 4 )( 1) (2 4 ) 4 1 <sub>2</sub> <sub>1</sub>
'
( 1) ( 1)
<i>mx</i> <i>m x</i> <i>mx</i> <i>m x</i> <i>m</i> <i><sub>mx</sub></i> <i><sub>mx</sub></i>
<i>y</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub></sub> <sub></sub>
Hàm số nghịch biến trên (1; 1) y’ 0,<i>x</i>(1; 1)
Ta có y’ 0 <i>mx</i>2 2<i>mx</i> 1 0 <i>m x</i>( 2 2 ) 1<i>x</i>
<i>m = 0 </i> y’ < 0, <i>x</i>(1; 1)
<i>m </i> 0, <i>m x</i>( 2 2 ) 1<i>x</i>
2
2
1
2 , 0
1
2 , 0
<i>x</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>m</i>
Xét hàm số <i>g x</i>( )<i>x</i>2 2<i>x</i> trên (1; 1), ta có:
'( ) 2 2
<i>g x</i> <i>x</i> ; <i>g x</i>'( )= 0 x = 1
Bảng biến thiên của g(x):
<i>x</i> 1 1
<i>g’(x) </i> 0
<i>g(x)</i> 3
1
Từ bảng biến thiên suy ra:
1 <sub>1</sub>
3 , 0 <sub>, </sub> <sub>0</sub>
3
1 <sub>1, </sub> <sub>0</sub> <sub>1, </sub> <sub>0</sub>
<i>m</i> <i><sub>m</sub></i> <i><sub>m</sub></i>
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
Vậy 1 1.
3
<i>m</i>
<b>Dạng tốn: </b>Tìm tham số m để bất phương trình f(x, m) ≥ 0 ( f(x, m) ≤ 0)
nghiệm đúng với mọi x thuộc K.
<b>Cách giải:</b>
<b>Ví dụ 1. </b>Tìm m để bất phương trình <i><sub>x</sub></i>3 <sub>2</sub><i><sub>x</sub></i>2 <sub>(</sub><i><sub>m</sub></i> <sub>1)</sub><i><sub>x m</sub></i> 1
<i>x</i>
nghiệm đúng
với mọi x 2.
<b>Giải</b>
Ta có:
<i>x</i>4<sub> – 2x</sub>3<sub> + x</sub>2<sub> – 1 </sub><sub></sub><sub> (x</sub>2<sub> – x)m, </sub><sub></sub><i><sub>x </sub></i><sub></sub><sub> 2 </sub><sub></sub><sub> </sub> 4 3 2
2
2 1
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i><sub>m</sub></i>
<i>x</i> <i>x</i>
,<i>x </i>
2
<i>t</i>2 1 <i>m</i>
<i>t</i>
,<i>t </i> 2(với t = x2 – x 2, <i>x </i> 2)
Xét f (t) = <i>t</i>2 1
<i>t</i>
<sub> liên tục trên [2, +</sub>
), ta có:
2
1
'( ) 1 0
<i>f t</i>
<i>t</i>
, <i>t </i> 2 f (t) = <i>t</i>2 1
<i>t</i>
<sub> đồng biến trên [2, +</sub>
)
Vậy (2) 3.
2
<i>m</i><i>f</i>
<b>Ví dụ 2. </b>Tìm m để bất phương trình – <i>x</i>3<sub> + 3mx – 2 </sub>
2
1
<i>x</i>
nghiệm đúng với
mọi x 1.
<b>Giải</b>
Ta có:
–x3<sub> + 3mx – 2</sub>
2
1
<i>x</i>
x3 + 2 1<sub>2</sub>
<i>x</i>
3mx <i>x</i>2 2 1<sub>3</sub>
>3m (1) (do x1)
Xét f (x) = <i>x</i>2 2 1<sub>3</sub>
<i>x</i> <i>x</i>
liên tục trên [1; + ), ta có:
3
2 4
2( 1) 3
'( ) <i>x</i> 0
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
, <i>x </i> 1 f (x) đồng biến [1; + )
<b>Nhận xét</b>: Nếu cần tìm m để (1) đúng với mọi <i>x</i>1 thì ta tìm m để:
1
3 lim ( ) 2
<i>x</i>
<i>m</i> <i>f x</i>
<sub>. Vậy </sub> 2<sub>.</sub>
3
<i>m</i>
<b>Ví dụ 3. </b>Tìm m > 0 để bất phương trình <i>m</i>9<i>x</i>4(<i>m</i>1)3<i>x</i><i>m</i>1<sub> đúng với</sub>
mọi x.
<b>Giải</b>
Đặt <i><sub>t</sub></i> 3<i>x</i> 0
, bài tốn trở thành: Tìm m > 0 để bất phương trình:
2 <sub>4(</sub> <sub>1)</sub> <sub>1 0</sub>
<i>mt</i> <i>m</i> <i>t m</i> đúng với mọi t > 0.
Ta có: <i><sub>mt</sub></i>2<sub></sub><sub>4(</sub><i><sub>m</sub></i><sub></sub><sub>1)</sub><i><sub>t m</sub></i><sub></sub> <sub> </sub><sub>1 0</sub> <sub>(</sub><i><sub>t</sub></i>2<sub></sub><sub>4 1)</sub><i><sub>t</sub></i><sub></sub> <i><sub>m</sub></i><sub></sub> <sub>4 1 0</sub><i><sub>t</sub></i><sub> </sub>
2
4 1
4 1
<i>t</i>
<i>t</i>
(do t > 0 nên
2 <sub>4</sub> <sub>1 0</sub>
<i>t</i> <i>t</i> )
Xét ( ) <sub>2</sub>4 1
4 1
<i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i>
liên tục trên (0;), ta có:
2 2
2 ( 1)
'( ) 0, 0
( 4 1)
<i>t t</i>
<i>f t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
Bảng biến thiên của f (t):
<i>t</i> 0
<i>f ’(t) </i>
<i>f (t)</i> 1
0
Vậy <i>m</i>1.
<b>Ví dụ 4. </b>Tìm m để bất phương trình <sub>(4</sub><sub></sub><i><sub>x</sub></i><sub>)(6</sub><sub></sub> <i><sub>x</sub></i><sub>)</sub><sub></sub><i><sub>x</sub></i>2<sub></sub> <sub>2</sub><i><sub>x m</sub></i><sub></sub> <sub> đúng với mọi</sub>
<i>x thuộc tập xác định của nó.</i>
<b>Giải</b>
Với x[– 4; 6], đặt:
Bất phương trình trở thành: t2<sub> + t – 24 </sub><sub></sub><sub> m</sub>
Xét hàm số f (t) = t2<sub> + t – 24 trên [0; 5], ta có:</sub>
<i>f’(t) = 2t + 1; f’(t) = 0 </i> t = 1
2
Bảng biến thiên:
<i>t</i> 1
2
0 5
<i>f’(t) –</i> 0 + +
<i>f(t)</i> 6
–24
Từ bảng biến thiên suy ra <i>m</i><i>f</i>(5) 6.
<b>Nhận xét</b>:
1) Nếu cần tìm m để bất phương trình (4<i>x</i>)(6 <i>x</i>)<i>x</i>2 2<i>x m</i> đúng
với mọi x thuộc tập xác định của nó thì ta tìm m để <i>m</i><i>f</i>(0)24.
2) Nếu dạng toán yêu cầu : <b>Tìm </b><i><b>m</b></i><b> để bất phương trình</b>
2
(4<i>x</i>)(6 <i>x</i>) <i>x</i> 2<i>x m</i> <b>có nghiệm</b> thì ta tìm m để <i>m</i><i>f</i>(5) 6.
Học sinh lớp 10 và 11 có thể lập được bảng biến thiên trên [0; 5] mà
khơng cần dùng đạo hàm.
<b>Dạng tốn: </b>Tìm m để phương trình f (x, m) = 0 có nghiệm thỏa điều
kiện cho trước.
<b>Cách giải:</b>
+ Viết phương trình dưới dạng g(x) = h(m)
+ Xét sự biến thiên của hàm số g(x) trên tập xác định, từ đó tìm được m.
<b>Ví dụ 1. </b>Tìm m để phương trình x4<sub> + mx</sub>3<sub> + x</sub>2<sub> + mx + 1 = 0 có khơng ít hơn hai</sub>
nghiệm âm khác nhau.
Phương trình có thể viết: <i>x</i>4<sub>3</sub> <i>x</i>2 1 <i>m</i>
<i>x</i> <i>x</i>
(vì <i>x</i>0)
Xét <i>f x</i>( ) <i>x</i>4<sub>3</sub> <i>x</i>2 1
<i>x</i> <i>x</i>
trên \{0}, ta có:
6 4 2
2 2 2
2 2 1
'( )
( 1)
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
, đặt t = x
2<sub> > 0 thì</sub>
<i>f ’(x) = 0 </i> – t3<sub> –2t</sub>2 <sub>+ 2t + 1 = 0 </sub><sub></sub><sub> (t – 1)(t</sub>2 <sub>+ 3t + 1) = 0 </sub>
x = 1 và do đó ta cũng có
2 4 2
2 2 2
( 1)( 3 1)
'( )
( 1)
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
(dễ xét dấu vì x
4 <sub>+ 3x</sub>2 <sub>+1 > 0,</sub>
<i>x)</i>
Bảng biến thiên:
<i>x</i> –1 0 1
<i>f ’(x)</i> – 0 + + 0 –
<i>f (x)</i>
3<sub>2</sub>
Dựa vào bảng biến thiên, tìm được <i>m</i>3.<sub>2</sub>
<b>Ví dụ 2. </b>Tìm các giá trị của m để phương trình 4<i>x</i><sub> – m.2</sub><i>x</i>+1 <sub>+ 2m = 0 có hai</sub>
nghiệm 0 < x1 < 1 < x2.
<b>Giải</b>
Đặt t = 2<i>x</i><sub> (t > 0), phương trình trở thành: t</sub>2<sub> – 2mt + 2m = 0 </sub>
<i>m = </i><sub>2( 1)</sub><i><sub>t</sub>t</i>2
(vì t = 1 khơng phải là nghiệm của phương trình)
Với mỗi t > 0, phương trình 2<i>x</i><sub> = t có duy nhất nghiệm nên yêu cầu bài</sub>
tốn trở thành: Tìm các giá trị của m để phương trình t2<sub> – 2mt + 2m = 0 có hai</sub>
129/52
49/20
Xét ( ) 2
2( 1)
<i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i>
trên (0; +∞)\{1}
<i>f ’(t) = </i>
2
2
2 4
(2 2)
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
; f ’(t) = 0 t = 0 hoặc t = 2
Bảng biến thiên của hàm f (t):
<i>t</i> 0 1 2 +∞
<i>f’(t) – 0 +</i>
<i>f(t)</i>
+∞ +∞
2
Vậy m > 2.
<b>Ví dụ 3. </b>Tìm các giá trị của m sao cho đường thẳng y = –3 cắt đồ thị hàm
số y = x4<sub> + 2mx</sub>2<sub> + 2m tại bốn điểm phân biệt thỏa mãn: có đúng một điểm có</sub>
hồnh độ lớn hơn 1,5; các điểm cịn lại có hồnh độ nhỏ hơn 0,5.
<b>Giải</b>
Ta có: x4<sub> + 2mx</sub>2<sub> + 2m + 3 = 0 </sub><sub></sub> <sub>–</sub><sub>2m = </sub> 4
2
3
1
<i>x</i>
<i>x</i>
Xét ( ) 4<sub>2</sub> 3
1
<i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i>
, f(x) liên tục trên
5 3 2 2
2 2 2 2
2 4 6 2 ( 1)( 3)
'( )
( 1) ( 1)
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x x</i> <i>x</i>
<i>f x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>f’(x) = 0 </i> x = 0 hoặc <i>x</i>1
Bảng biến thiên của f(x):
<i>x</i> –∞ –1 0 1/2 1 3/2 +∞
<i>f’(x) – 0 + 0 –</i> 0 +
<i>f(x)</i> +∞ +∞
2 2
Vậy 129 2 3
52 <i>m</i> hay
3 129
2 <i>m</i> 104
.
<b>Ví dụ 4. </b>Biện luận số nghiệm của hệ sau theo m
2 <sub>5</sub> <sub>6</sub>
1 5
<i>x</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>x</i>
<b>Giải</b>
Xét <i>f x</i>( )<i>x</i>2 5<i>x</i>6 trên (1;5]
'( ) 2 5
<i>f x</i> <i>x</i> ; '( ) 0 5
2
<i>f x</i> <i>x</i>
Bảng biến thiên:
<i>x</i> <sub>1</sub> 5
2 5
<i>f'(x)</i> <sub>+</sub>
<i>f(x)</i> 0 6
2
1
4
Biện luận:
1
4
<i>m</i> : hệ vơ nghiệm; 1
4
<i>m</i> : hệ có một nghiệm;
1
2
4 <i>m</i>
: hệ có hai nghiệm; 2 <i>m</i> 6: hệ có một nghiệm;
6
<i>m</i> : hệ vơ nghiệm.
<b>Ví dụ 5</b>. Tìm m để phương trình:
2
1 1
2 2
(<i>m</i> 3)log (<i>x</i> 4) (2 <i>m</i>1)log (<i>x</i> 4)<i>m</i> 2 0<sub>.</sub>
có hai nghiệm <i>x</i>1; <i>x</i>2 thỏa điều kiện 4<i>x</i>1 <i>x</i>2 6.
<b>Giải</b>
1 1
2 2
log ( 4) log 2 1
<i>t</i> <i>x</i> <i>t</i>
Bài tốn trở thành: Tìm m để phương trình
2
(<i>m</i> 3)<i>t</i> (2<i>m</i>1)<i>t m</i> 2 0
có hai nghiệm <i>t</i>1; <i>t</i>2 thỏa điều kiện 1 <i>t</i>1 <i>t</i>2.
Phương trình có thể viết
2
2
3 2
2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>m</i>
<i>t</i> <i>t</i>
(vì t = 1 khơng là nghiệm)
Xét hàm số
2
2
3 2
( )
2 1
<i>t</i> <i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
trên ( 1; ) \ {1}, ta có:
3
7 3
'( )
( 1)
<i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i>
,
3
'( ) 0
7
<i>f t</i> <i>t</i>
Bảng biến thiên:
<i>t</i> –1 3
7 1
'( )
<i>f t</i> – 0 + –
<i>f (t)</i>
3
0
25
8
1
lim ( ) 0;
<i>x</i><sub> </sub> <i>f t</i> lim ( )<i><sub>x</sub></i><sub></sub><sub>1</sub> <i>f t</i> ; <i><sub>x</sub></i>lim ( )<sub></sub><sub>1</sub> <i>f t</i> ; <i><sub>x</sub></i>lim ( ) 3<sub> </sub> <i>f t</i>
Dựa vào bảng biến thiên, ta được: 25 0
8 <i>m</i>
hoặc <i>m</i>3.
<b>Ví dụ 6</b>. Tìm m để phương trình m(sin x + cos x) + sin2x + m – 1= 0 có nghiệm.
<b>Giải</b>
Đặt sinx + cosx = t, với | t | 2, suy ra
2 <sub>1</sub>
sin cos
2
<i>t</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Khi đó phương trình trở thành:
<i>mt + (t</i>2<sub> – 1) + m – 1 = 0 </sub><sub></sub> <i><sub>t</sub></i>2<sub> + mt + m – 2 = 0</sub>
2 – t2<sub> = m(t + 1) </sub><sub></sub>
2
2
1
<i>t</i>
<i>m</i>
<i>t</i>
8
Xét hàm số
2
2
( )
1
<i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i>
liên tục trên các khoảng ( 2;1);(1; 2)
2
2
( 2 2)
'( ) 0, ( 2;1) (1; 2)
( 1)
<i>t</i> <i>t</i>
<i>f t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
hàm số nghịch biến trên các khoảng ( 2;1);(1; 2)
<sub>đường thẳng y = m luôn cắt đồ thị hàm số f (t). </sub>
Vậy phương trình ln có nghiệm với mọi m.
<b>Ví dụ 7</b>. Cho phương trình 2tan x + tan2 <i><sub>x + tan</sub></i>3 <i><sub>x + 2cot x + cot</sub></i>2 <i><sub>x + cot</sub></i>3 <i><sub>x = m</sub></i>
Tìm m để phương trình có nghiệm.
<b>Giải</b>
Điều kiện: x ≠
2
<i>k</i> , <i>k</i>
Đặt tan x + cot x = t, với | t |2, tan2 <i>x + cot</i>2 <i>x = t</i>2 – 2
Ta có:
tan3 <i><sub>x + cot</sub></i>3 <i><sub>x = (tan x +cot x)</sub></i>3<sub> –3tan x.cot x(tan x + cot x) = t</sub>3<sub> – 3t</sub>
Khi đó phương trình trở thành:
2t + t2<sub> – 2 + t</sub>3<sub> – 3t = m </sub><sub></sub> <i><sub>t</sub></i>3<sub> + t</sub>2<sub> – t – 2 = m</sub>
Xét hàm số f (t) = t3<sub> + t</sub>2<sub> – t – 2, f (t) liên tục trên (–</sub><sub></sub><sub>;–2]; [2; +</sub><sub></sub><sub>)</sub>
<i>f’(t) = 3t</i>2<sub> + 2t – 1 > 0,</sub><sub> </sub><i>t</i> ( ; 2] [2;<sub></sub> <sub></sub>)
Bảng biến thiên:
<i>x</i> – –2 2 +
<i>f’(t)</i> + +
<i>f(t)</i>
–
–4
+
Trong các ví dụ trên, phương pháp độc lập tham số với biến số chỉ giải được
khi các số hạng chứa tham số có cùng bậc. Nếu các số hạng có chứa tham số mà các
tham số này có bậc khác nhau thì khơng thể cơ lập tham số được. Khi đó, ta có thể gián
tiếp cơ lập tham số bằng cách khảo sát trực tiếp chiều biến thiên của hàm g’(x, m).
<b>Ví dụ 8. </b>Tìm m để hàm số 2 2 3 2
2
<i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i>
<i>y</i>
<i>x</i> <i>m</i>
đồng biến trên (1;).
<b>Giải</b>
Hàm số xác định trên (1;)<sub> với </sub>2<i>m</i>(1;)
Ta có: <i>y</i>'<i>x</i>2<sub>(</sub><i><sub>x</sub></i>4<i>mx m</i><sub>2 )</sub><i><sub>m</sub></i><sub>2</sub> 2
Hàm số đồng biến trên (1;)<sub> khi và chỉ khi:</sub>
2 2
' 0, (1; ) 4 0, 1
2 1 2 1
<i>y</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>mx m</i> <i>x</i>
<i>m</i> <i>m</i>
Xét hàm số <i><sub>g x</sub></i><sub>( )</sub> <i><sub>x</sub></i>2 <sub>4</sub><i><sub>mx m</sub></i>2
trên (1;)
'( ) 2 4 ;
<i>g x</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>g x</i>'( ) 0 <i>x</i>2<i>m</i>
Bảng biến thiên:
<i>x</i> <i> 2m</i> 1
<i>g'(x)</i> <sub>0 +</sub> <sub> </sub> <sub> +</sub>
<i>g(x)</i>
<i><sub>m</sub></i>2 <sub>4</sub><i><sub>m</sub></i> <sub>1</sub>
2 2 2
1 1 (
lim ( ) lim 4 ) 4 1
<i>x</i><sub></sub> <i>g x</i> <i>x</i><sub></sub> <i>x</i> <i>mx m</i> <i>m</i> <i>m</i>
Dựa vào bảng biến thiên, ta cần có:
2 <sub>4</sub> <sub>1 0</sub> 2 3
2 2 3
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<sub> </sub>
Vì 1
2
<b>Ví dụ 9. </b>Tìm m để hàm số<i>y</i> <i>x</i>2 (3<i>m</i> 1)<i>x</i> 5<i>m</i> 1
<i>x m</i>
đồng biến trên (0; 1).
<b>Giải</b>
Hàm số xác định trên (0; 1) với <i>m</i>(0;1)
Ta có:
2 2
2
2 3 4 1
'
( )
<i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i> <i>m</i>
<i>y</i>
<i>x m</i>
Hàm số đồng biến trên khoảng (0; 1) <i>y’ ≥ 0, </i><i>x</i>(0; 1) hay
2 2
( ) 2 3 4 1
<i>g x</i> <i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i> <i>m</i> ≥ 0, <i>x</i>(0; 1)
'( ) 2 2 ; '( ) 0
<i>g x</i> <i>x</i> <i>m g x</i> <i>x m</i>
Xét <i>m</i>0 (1), ta có bảng biến thiên:
<i>x</i> <i>m</i> 0 1
<i>g'(x)</i> <sub>0</sub> <sub>+</sub> <sub> +</sub> <sub> +</sub>
<i>g(x)</i>
2
3<i>m</i> 4<i>m</i>1
2 2 2
0 0 (
lim ( ) lim 2 3 4 1) 3 4 1
<i>x</i><sub></sub> <i>g x</i> <i>x</i><sub></sub> <i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
Dựa vào bảng biến thiên, ta cần có:
2
1
3 4 1 0 3
1
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i>
<i>m</i>
Kết hợp với điều kiện (1), ta được: <i>m</i>0.
Xét <i>m</i>1 (2)<sub>, ta có bảng biến thiên:</sub>
<i>x</i> 0 1 <i>m</i>
<i>g'(x)</i> <sub> </sub> <sub> </sub> <sub>0 +</sub>
<sub>3</sub><i><sub>m</sub></i>2 <sub>6</sub><i><sub>m</sub></i> <sub>2</sub>
2 2 2
1 1 (
lim ( ) lim 2 3 4 1) 3 6 2
<i>x</i><sub></sub> <i>g x</i> <i>x</i><sub></sub> <i>x</i> <i>mx</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
Dựa vào bảng biến thiên, ta cần có:
2 3 3
3 6 2 0
3
<i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
Kết hợp với điều kiện (2), ta được: 3 3.
Vậy m 0 hoặc 3 3.
3
<i>m</i>
<b>2. Ứng dụng tổng tích các nghiệm của Định lý Viét</b>
<b>Dạng tốn</b>: Tìm m để phương trình f (2)<sub>(x, m) </sub><sub>= 0 có nghiệm thỏa điều</sub>
kiện cho trước (Dạng tốn có thể là bất phương trình).
<b>Cách giải</b>:
+ Đổi biến t = x – , ta được phương trình f (2)<sub>(t, m) = 0</sub>
(Giả sử <i>x<sub>i</sub></i> (<i>i</i>1,2),thế thì <i>ti</i> <i>xi</i> 0)
+ So sánh các nghiệm của phương trình f (2)<sub>(t, m) = 0 với số 0. </sub>
<b>Ví dụ 1. </b>Tìm m để phương trình (m+2)x2<sub> – 2(m+1)x + m</sub>2<sub> + 4m + 3 = 0</sub>
a)Có hai nghiệm đều lớn hơn 1
b) Có hai nghiệm x1, x2 sao cho x1 < 2 < x2
<b>Giải</b>
Phương trình có hai nghiệm khi:
<i>m + 2 ≠ 0 và ∆’ = (m+1)</i>2<sub> – (m+2)(m+1)(m+3) ≥ 0 </sub>
hay m ≠ –2 và m ≤ –1 (
a) Đặt x = t + 1. Khi đó phương trình trở thành :
(m+2)(t+1)2<sub> – 2(m+1)(t+1) + m</sub>2<sub> + 4m + 3 = 0</sub>
u cầu bài tốn tương đương với phương trình (1) có hai nghiệm cùng
dương:
2 2
2 <sub>0</sub>
2 0
2
3 3 <sub>0</sub> 3 3 0
2
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<sub></sub>
<sub> </sub>
Hệ vơ nghiệm vì <i><sub>m</sub></i>2<sub></sub><sub>3</sub><i><sub>m</sub></i><sub> </sub><sub>3 0,</sub><sub></sub><i><sub>m</sub></i><sub>.</sub>
Vậy khơng có giá trị nào của m thỏa mãn bài tốn.
b) Đặt x = t + 2, phương trình trở thành:
(m + 2)t2<sub> + (2m + 6)t + m</sub>2<sub> + 4m + 7 = 0 (2)</sub>
Khi đó x1 < 2 khi t1 < 0, x2 > 2 khi t2 > 0
Yêu cầu bài toán tương đương với (2) có hai nghiệm trái dấu:
(m + 2)(m2<sub> + 4m + 7) < 0 </sub>
m < –2 (vì m2 + 4m + 7 > 0,<i>m</i>)
Vậy m < –2 là các giá trị cần tìm.
<b>Ví dụ 2</b>. Tìm m để phương trình x2<sub> – 2(m–1)x + m</sub>2<sub> + 4m – 5 = 0 </sub>
a) có hai nghiệm đều lớn hơn –1;
b) có hai nghiệm đều nhỏ hơn 1;
c) có hai nghiệm x1, x2 sao cho x1 < 1 < x2.
<b>Giải</b>
Phương trình có nghiệm khi và chỉ khi: ' 6 6<i>m</i> 0 <i>m</i>1 (
a) Theo giả thuyết:
1 1
2 2
1 1 0
1 1 0
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
1 2 1 2 1 2
1 2
1 2
( 1)( 1) 0 1 0
2 0
( 1) ( 1) 0
<i>x</i> <i>x</i> <i>x x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2 <sub>6</sub> <sub>6 0</sub> 3 15
3 15
3 15
2 0
0
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i> <i><sub>m</sub></i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
So với điều kiện (*), các giá trị cần tìm của m là: 3 15<i>m</i>1.
b) Từ giả thuyết:
1 1
2 2
1 1 0
1 1 0
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Ta có hệ:
2
1 2 1 2 1 2
1 2
1 2
( )
( 1)( 1) 0 1 0 2 2 0
2 0
( 1) ( 1) 0 2( 2) 0
1 3
1 3 2
1 3
1 3
<i>x</i> <i>x</i> <i>x x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>m</i> <i>m</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<i>m</i>
<sub></sub> <sub></sub>
<sub></sub>
<sub></sub>
So với điều kiện (*), các giá trị cần tìm của m là:
1 3
<i>m</i> hoặc 1 3<i>m</i>1.
c) Theo giả thuyết: <i>x</i>1 1 <i>x</i>2 <i>x</i>1 1 0 <i>x</i>21
Do đó, ta có: (<i>x</i>11)(<i>x</i>21) 0 <i>x x</i>1 2 (<i>x</i>1<i>x</i>2) 1 0
2 <sub>2</sub> <sub>2 0</sub>
<i>m</i> <i>m</i>
1 3<i>m</i> 1 3
Vậy các giá trị cần tìm của m là: 3 1 <i>m</i> 3 1 .
<b>Ví dụ 3. </b>Tìm các giá trị của m sao cho phương trình x2<sub> +(2m +1)x +m</sub>2<sub> –10 = 0</sub>
có hai nghiệm x1, x2 thỏa mãn – 6 < x1 < 1 < x2
<b>Giải</b>
∆ = (2m+1)2<sub> – 4(m</sub>2<sub> – 10) > 0 hay m > </sub> 39
4
(1)
Khi đó x1 + x2 = – 2m – 1 và x1<i>x</i>2 = m2 – 10
Theo giả thuyết: – 6 < x1; – 6 < x2 nên 0 < x1 + 6; 0 < x2 + 6.
Ta có hệ:
2
1 2
1 2
2
( 6)( 6) 0 <sub>12</sub> <sub>20 0</sub> <sub>10</sub>
2 (2)
( 6) ( 6) 0 12 (2 1) 0 <sub>11</sub>
2
<i>m</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i><sub>m</sub></i> <i><sub>m</sub></i> <i><sub>m</sub></i>
<i>m</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>m</i>
<i>m</i>
<sub></sub>
<sub></sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
Mặt khác: x1 < 1 < x2 nên x1 – 1 < 0 < x2 – 1 . Do đó:
(x1 – 1)(x2 – 1) < 0 <i>m</i>2 + 2m – 8 < 0 – 4 < m < 2 (3)
Từ (1), (2) và (3) ta được – 4 < m < 2 là các giá trị cần tìm.
<b>Ví dụ 4. </b>Tìm các giá trị của m để đường thẳng y = x + m cắt đồ thị hàm số
1
3
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>x</i>
tại hai điểm thuộc hai nhánh của đồ thị đó.
<b>Giải</b>
Xét phương trình: x + m = 1
3
<i>x</i>
<i>x</i>
Với x ≠ <sub>3, phương trình tương đương với: x</sub>2 <sub>+ (m+2)x+3m+1 = 0 (1)</sub>
Yêu cầu bài toán tương đương với phương trình (1) có hai nghiệm x1, x2
thỏa mãn x1 < 3 < x2.
Từ đó, ta có: <i>x</i>1 3 0 <i>x</i>2 3.
Suy ra:
1 2 1 2 1 2
(<i>x</i> 3)(<i>x</i> 3) 0 <i>x x</i> 3(<i>x</i> <i>x</i> ) 9 0
3<i>m</i> 1 3(<i>m</i> 2) 9 0 0<i>m</i> 4 0
(vô nghiệm)
<b>Ví dụ 5. </b>Cho hàm số 2
2 1
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>x</i>
(H). Tìm các giá trị của m sao cho đường thẳng
1
<i>y mx m</i> <sub> cắt đường cong (H) tại hai điểm thuộc cùng một nhánh của (H).</sub>
<b>Giải</b>
Xét phương trình: <i>mx m</i> 1 2
2 1
<i>x</i>
<i>x</i>
Với x ≠ 1
2
, phương trình tương đương với:
(<i>mx m</i> 1)(2<i>x</i>1) <i>x</i> 2 2<i>mx</i>23(<i>m</i>1)<i>x m</i> 3 0 (1)
u cầu bài tốn tương đương với phương trình (1) có hai nghiệm x1, x2
thỏa mãn 1 <sub>1</sub> <sub>2</sub>
2 <i>x</i> <i>x</i>
hoặc <sub>1</sub> <sub>2</sub> 1
2
<i>x</i> <i>x</i>
2
<i>x t</i> phương trình (1) trở thành :
2
1 1
2 ( ) 3( 1)( ) 3 0
2 2
<i>m t</i> <i>m</i> <i>t</i> <i>m</i> 2 2 ( 3) 3 0
2
<i>mt</i> <i>m</i> <i>t</i>
(2)
Ta cần tìm m để phương trình (2) có 2 nghiệm <i>t</i>1; <i>t</i>2thỏa mãn 0 <i>t</i>1 <i>t</i>2
hoặc <i>t</i>1<i>t</i>20 (hai nghiệm cùng dấu)
2 2
0 ( 3) 12 0 ( 3) 0 3
0 0 0 0
<i>m</i>
<i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
<i>P</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
Vậy <i>m</i>0 và <i>m</i>3 là các giá trị cần tìm.
Trước khi kết thúc, ta lấy lại một ví dụ ở trang 11.
<b>Ví dụ 6. </b>Tìm m > 0 để bất phương trình <i><sub>m</sub></i>9<i>x</i><sub></sub>4(<i><sub>m</sub></i><sub></sub>1)3<i>x</i><sub></sub><i><sub>m</sub></i><sub></sub>1<sub> đúng với</sub>
mọi x.
<b>Giải</b>
Đặt <i><sub>t</sub></i> 3<i>x</i> 0
, bài tốn trở thành: Tìm m > 0 để bất phương trình:
2
( ) 4( 1) 1 0
<i>f t</i> <i>mt</i> <i>m</i> <i>t m</i> (1)<sub> đúng với mọi t > 0.</sub>
<i> f (t) có </i> <sub>' 4(</sub><i><sub>m</sub></i> <sub>1)</sub>2 <i><sub>m m</sub></i><sub>(</sub> <sub>1)</sub>
Nếu 0<i>m</i>1 thì ' 0 và nghiệm của bất phương trình (1) là:
1
<i>t t</i> <sub> hoặc </sub><i>t t</i> <sub>2</sub> (2)<sub> với </sub><i>t</i><sub>1</sub>; <i>t</i><sub>2</sub><sub> là các nghiệm của tam thức f (t) </sub>
Vì 1 2
1
0
<i>m</i>
<i>t t</i>
<i>m</i>
nên <i>t</i>1 0 <i>t</i>2. Do đó, từ (2) suy ra f (t) > 0 không luôn