Có bao nhiêu m nguyên dương để bất phương trình \({3^{2x + 2}} – {3^x}\left( {{3^{m + 2}} + 1} \right) + {3^m} < 0\) có không quá 30 nghiệm nguyên?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai\(\begin{array}{l}{3^{2x + 2}} – {3^x}\left( {{3^{m + 2}} + 1} \right) + {3^m} < 0 \Leftrightarrow {9.3^{2x}} – {9.3^x}{.3^m} – {3^x} + {3^m} < 0\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow {9.3^x}\left( {{3^x} – {3^m}} \right) – \left( {{3^x} – {3^m}} \right) < 0\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \Leftrightarrow \left( {{3^x} – {3^m}} \right)\left( {{{9.3}^x} – 1} \right) < 0\end{array}\)
Ta có \({3^x} – {3^m} = 0 \Leftrightarrow x = m.\)
\({9.3^x} – 1 = 0 \Leftrightarrow x = – 2.\)
Bảng xét dấu
Ta có tập nghiệm \(S = \left( { – 2\,\,;\,\,m} \right).\)
Tập hợp các nghiệm nguyên là \(\left\{ { – 1;\,\,0;\,\,1;\,\,…;\,\,m – 1} \right\}.\)
Để có không quá 30 nghiệm nguyên thì \(m – 1 \le 28 \Leftrightarrow m \le 29.\)