Trợ lý học tập AI - Câu trả lời này chỉ mang tính tham khảo
Câu 13:
Để hàm số $f(x)$ có ba điểm cực trị thì phương trình $f'(x) = 0$ phải có ba nghiệm phân biệt.
$f'(x) = x^3 - 3mx^2 + 3(m^2 - 1)x + 1 - m^2$.
Phương trình $f'(x) = 0$ có ba nghiệm phân biệt khi và chỉ khi:
1. $f'(x)$ có hai điểm cực trị.
2. Tích của giá trị cực đại và giá trị cực tiểu của $f'(x)$ phải nhỏ hơn 0.
Tính đạo hàm của $f'(x)$:
$f''(x) = 3x^2 - 6mx + 3(m^2 - 1)$.
Phương trình $f''(x) = 0$ có hai nghiệm phân biệt khi và chỉ khi:
$\Delta' = (-3m)^2 - 3(m^2 - 1) > 0$.
Giải bất phương trình này:
$9m^2 - 3m^2 + 3 > 0$
$6m^2 + 3 > 0$
$m^2 > -\frac{1}{2}$.
Bất phương trình này luôn đúng với mọi giá trị của $m$, do đó $f'(x)$ luôn có hai điểm cực trị.
Tiếp theo, ta cần tính giá trị cực đại và giá trị cực tiểu của $f'(x)$. Gọi hai nghiệm của phương trình $f''(x) = 0$ là $x_1$ và $x_2$. Ta có:
$x_1 = m - 1$ và $x_2 = m + 1$.
Tính giá trị của $f'(x)$ tại hai điểm này:
$f'(m - 1) = (m - 1)^3 - 3m(m - 1)^2 + 3(m^2 - 1)(m - 1) + 1 - m^2$
$f'(m + 1) = (m + 1)^3 - 3m(m + 1)^2 + 3(m^2 - 1)(m + 1) + 1 - m^2$.
Sau khi giản ước, ta có:
$f'(m - 1) = -2m^2 + 2m + 2$
$f'(m + 1) = -2m^2 - 2m + 2$.
Để $f'(x)$ có ba nghiệm phân biệt, ta cần:
$f'(m - 1) \cdot f'(m + 1) < 0$.
Thay vào ta có:
$(-2m^2 + 2m + 2) \cdot (-2m^2 - 2m + 2) < 0$.
Giải bất phương trình này:
$(m^2 - m - 1) \cdot (m^2 + m - 1) < 0$.
Ta thấy rằng $m^2 - m - 1 < 0$ khi $m \in \left(\frac{1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{1 + \sqrt{5}}{2}\right)$ và $m^2 + m - 1 < 0$ khi $m \in \left(\frac{-1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right)$.
Do đó, $m$ phải thuộc giao của hai khoảng này:
$m \in \left(\frac{-1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right) \cap \left(\frac{1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{1 + \sqrt{5}}{2}\right)$.
Kết hợp lại ta có:
$m \in \left(\frac{-1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right) \cup \left(\frac{1 - \sqrt{5}}{2}, \frac{1 + \sqrt{5}}{2}\right)$.
Tính toán cụ thể:
$\frac{-1 - \sqrt{5}}{2} \approx -1.618$
$\frac{-1 + \sqrt{5}}{2} \approx 0.618$
$\frac{1 - \sqrt{5}}{2} \approx -0.618$
$\frac{1 + \sqrt{5}}{2} \approx 1.618$
Vậy $m \in (-1.618, -0.618) \cup (0.618, 1.618)$.
Trên đoạn $[-10, 10]$, các giá trị nguyên của $m$ thỏa mãn là $m = -1, 0, 1$.
Vậy có 3 giá trị nguyên của $m$ trên đoạn $[-10, 10]$ để hàm số $f(x)$ có ba điểm cực trị.
Đáp án: B. 3.
FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019
Email: info@fqa.vn
Địa chỉ: Số 21 Ngõ Giếng, Phố Đông Các, Phường Ô Chợ Dừa, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.