Cho hàm số y=f(x) có đạo hàm \(f^{\prime}(x)=x x^{2}(x-1)\left(x^{2}+m x+5\right)\). Có bao nhiêu số nguyên âm m để hàm số \(y=f\left(x^{2}\right)\)đồng biến trên khoảng \((1 ;+\infty)\)
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có \(y^{\prime}=2 x f^{\prime}\left(x^{2}\right)=2 x\left(x^{2}\right)^{2}\left(x^{2}-1\right)\left(x^{4}+m x^{2}+5\right)=2 x^{5}\left(x^{2}-1\right)\left(x^{4}+m x^{2}+5\right)\)
Yêu cầu bài toán \(\Leftrightarrow y^{\prime} \geq 0, \quad \forall x>1 \Leftrightarrow 2 x^{5}\left(x^{2}-1\right)\left(x^{4}+m x^{2}+5\right)\)
\(\forall x>1 \Leftrightarrow x^{4}+m \mathrm{x}^{2}+5 \geq 0, \forall x>1 \Leftrightarrow m \geq-\frac{x^{4}+5}{x^{2}}, \forall x>1\)
Đặt \(g(x)=-\frac{x^{4}+5}{x^{2}}=-\left(x^{2}+\frac{5}{x^{2}}\right)\)
Ta có:
\(x^{2}+\frac{5}{x^{2}} \geq 2 \sqrt{5} \Rightarrow g(x) \leq-2 \sqrt{5}, \forall x>1 \Rightarrow \operatorname{Max}_{(1 ;+\infty)} g(x)=-2 \sqrt{5} \text { khi } x=\sqrt[4]{5}\)
\(m \geq-\frac{x^{4}+5}{x^{2}}=g(x), \forall x>1 \Rightarrow m \geq \operatorname{Max}_{(1 ;+\infty)} g(x)=-2 \sqrt{5} \simeq-4,4\)
Vậy có 4 giá trị nguyên âm của m thỏa mãn yêu cầu bài toán.