Có bao nhiêu giá trị nguyên âm của tham số m để hàm số \(y = \frac{1}{4}{x^4} + mx – \frac{3}{{2x}}\) đồng biến trên khoảng \(\left( {0;\, + \infty } \right)\)
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTập xác định : \(D = \mathbb{R}.\)
\(y’ = {x^3} + m + \frac{3}{{2{x^2}}}\).
Ta có: hàm số đã cho đồng biến trên khoảng \(\left( {0;\, + \infty } \right)\) khi và chỉ khi \(y’ \ge 0\) với \(\forall x \in \left( {0;\, + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow {x^3} + m + \frac{3}{{2{x^2}}} \ge 0,\,\forall x \in \left( {0;\, + \infty } \right) \Leftrightarrow {x^3} + \frac{3}{{2{x^2}}} \ge – m,\,\forall x \in \left( {0;\, + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow – m \le \,\mathop {{\rm{min}}}\limits_{\left( {0;\, + \infty } \right)} \,f\left( x \right)\),với \(f\left( x \right) = {x^3} + \frac{3}{{2{x^2}}}\left( 1 \right)\).
Theo bất đẳng thức Cauchy ta có \(f\left( x \right) = {x^3} + \frac{3}{{2{x^2}}} = \frac{{{x^3}}}{2} + \frac{{{x^3}}}{2} + \frac{1}{{2{x^2}}} + \frac{1}{{2{x^2}}} + \frac{1}{{2{x^2}}} \ge 5\sqrt[5]{{\frac{1}{{{2^5}}}}} = \frac{5}{2}\).
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi x = 1. Do đó \(\,\mathop {{\rm{min}}}\limits_{\left( {0;\, + \infty } \right)} \,f\left( x \right) = \frac{5}{2}\left( 2 \right)\).
Từ \(\left( 1 \right)\) và \(\left( 2 \right)\) ta có \( – m \le \frac{5}{2}\, \Leftrightarrow m \ge – \frac{5}{2}\). Do m nguyên âm nên m = – 1 hoặc m = – 2.
Vậy có hai giá trị nguyên âm của tham số m thỏa mãn điều kiện bài ra.