Cho f9x) không âm thỏa mãn điều kiện \(f(x) \cdot f^{\prime}(x)=2 x \sqrt{f^{2}(x)+1} \text { và } f(0)=0\) . Tổng giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hàm số \(y=f(x)\) trên [1;3 ] là ?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có
\(\begin{array}{l} f(x) \cdot f^{\prime}(x)=2 x \sqrt{f^{2}(x)+1} \Leftrightarrow \frac{f(x) \cdot f^{\prime}(x)}{\sqrt{f^{2}(x)+1}}=2 x \Rightarrow \int \frac{f(x) \cdot f^{\prime}(x)}{\sqrt{f^{2}(x)+1}} d x=\int 2 x d x \\ \Leftrightarrow \sqrt{f^{2}(x)+1}=x^{2}+C \\ \text { Vói } f(0)=0 \Rightarrow C=1 \Rightarrow \sqrt{f^{2}(x)+1}=x^{2}+1 \Rightarrow f^{2}(x)=x^{4}+2 x^{2}=g(x) \end{array}\)
Ta có: \(g^{\prime}(x)=4 x^{3}+4 x>0, \forall x \in[1 ; 3].\)
Suy ra g(x) đồng biến trên [1;3]
Suy ra \(g(1) \leq g(x)=f^{2}(x) \leq g(3) \Rightarrow 3 \leq f^{2}(x) \leq 99 \stackrel{f(x) \geq 0}{\longrightarrow} \sqrt{3} \leq f(x) \leq 3 \sqrt{11}\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{array}{l} \min _{[1 ; 3]} f(x)=\sqrt{3} \\ \operatorname{Max}_{\sqrt{3}} f(x)=3 \sqrt{11} \end{array}\right.\)
Tổng cần tìm là \(3 \sqrt{11}+\sqrt{3}\)