Phương pháp hàm số trong bài toán tham số về phương trình, bất phương trình, hệ phương trình, hệ bất phương trình
Với bất phương trình có dạng : f (x) ≤ g(m)
Chúng ta thực hiện các bước sau đây:
Bước 1: Xét hàm số ) y = f (x
• Tìm tập xác định D
• Tính đạo hàm ' y , rồi giải phương trình 0 y'=
• Lập bảng biến thiên của hàm số
Bước 2: Kết luận:
• Bất phương trình có nghiệm ∈ D ⇔ min y ≤ g(m)
• Bất phương trình nghiệm đúng ∀x ∈ D ⇔ max y ≤ g(m)
Chú ý : Nếu ) f (x) ≥ g(m thì:
• Bất phương trình có nghiệm ∈ D ⇔ min y ≥ g(m)
• Bất phương trình nghiệm đúng ∀x ∈ D ⇔ max y ≥ g(m)
− + = x x x x xx x xf Suy ra hàm số )(xf nghịch biến 2>∀x 1)(lim)( >⇔>⇔ +∞→ txfxf x Cách 2: Ta có 2>x . Mà 4 2 2 − + = x x t 2 24 − + =⇔ x x t 1 )1(2 2)2( 4 4 4 − + =⇔ +=−⇔ t t x xxt Do ñó: > −< ⇔ −< > ⇔>−⇔ > − ⇔> − + 1 1 1 1 01 0 1 4 2 1 )1(2 2 2 4 44 4 t t t t t tt t x ∞− 2 1 − 1 'y — 0 + y ∞+ 12 2 3 − 5 Mặc khác 10 >⇒> tt Lúc ñó : (*) )()( 12 2 22 1 2 tfmg t tt mt t m =⇔ + + =⇔=− +⇒ Xét hàm số 12 2 )( 2 + + = t tt tf • Miền xác ñịnh : ( )+∞= ,1D • ðạo hàm : ( ) ⇒> + ++ = 0 12 222 )(' 2 2 t tt tf hàm số ñồng biến • Giới hạn : +∞= +∞→ )(lim tf t • Bảng biến thiên: Vậy ñể phương trình có nghiệm : 11)( >⇔> mmg g) 03)cot(tancottan 22 =++++ xxmxx ðặt xxt cottan += 2cottan 222 ++=⇒ xxt Tìm ñiều kiện cho t : 2cot.tan2cottancottan ≥⇔≥+=+= txxxxxxt (vì )1cot.tan =xx Lúc ñó : )()(101 2 2 tfmg t t mmtt =⇔ + =−⇔=++ Xét hàm số t t tf 1 )( 2 + = • Miền xác ñịnh: ),2()2,( +∞∨−−∞=D • ðạo hàm : Dx t t tf ∈∀> − = 0 1 )(' 2 2 • Giới hạn : ±∞=+= ±∞→±∞→ t t tf tt 1 lim)(lim 2 • Bảng biến thiên : x 1 ∞+ 'y + y ∞+ 1 x ∞− 2− 2 ∞+ 'y + + y 2 5 − ∞+ ∞− 2 5 6 Vậy ñể phương trình có nghiệm: > −< 2 5 2 5 m m Bài 2.Tìm m ñể phương trình có ñúng 2 nghiệm phân biệt a) mxxxx =−+−++ 626222 44 b) 6164164 4 3434 =++−+++− mxxxmxxx Bài làm : a) mxxxx =−+−++ 626222 44 (1) ðiều kiện : 60 06 02 ≤≤⇔ ≥− ≥ x x x Xét hàm số xxxxy −+−++= 626222 44 • Miền xác ñịnh: [ ]6,0=D • ðạo hàm xxxx y − − − −+= 6 1 )6(2 1 2 1 )2(2 1 ' 4 34 3 0 6 1 2 1 )6(2 1 )2(2 1 0' 4 34 3 = − −+ − −⇔= xxxx y 0 6 1 2 1 )6(2 1 6 1 2 1 2 1 6 1 2 1 44444 = − ++ − + − + − −⇔ xxxxxxxx 44 6 1 2 1 xx − =⇔ xx −=⇔ 62 2=⇔ x • Bảng biến thiên: ðể (1) có hai nghiệm phân biệt: )44(3)66(2 44 +<≤+ m x 0 2 6 'y + 0 — y )44(3 4 + )66(2 4 + 12124 + 7 b) 6164164 4 3434 =++−+++− mxxxmxxx ðặt )0(1644 34 ≥++−= tmxxxt Lúc ñó : 066 22 =−+⇔=+ tttt −= = ⇔ )(3 )(2 lt nt Với mxxxmxxxt −=+−⇔=++−⇔= 16164161642 3434 (*) Xét hàm số : xxxxf 164)( 34 +−= • Miền xác ñịnh: RD = • ðạo hàm : 1684)(' 23 +−= xxxf 016840)(' 23 =+−⇔= xxxf = −= ⇔ 2 1 x x • Giới hạn +∞=+−= +∞→+∞→ )164(lim)(lim 34 xxxxf xx +∞=+−= −∞→−∞→ )164(lim)(lim 34 xxxxf xx • Bảng biến thiên: Vậy ñể có hai nghiệm khi : 271116 − mm 3.Tìm m ñể phương trình xmx cos12 =+ có ñúng 1 nghiệm thuộc ) 2 ,0( π Bài làm: Biến ñổi phương trình: 1cos2 −= xmx (1) Nhận xét: (1) có nghiệm khi 0≤m ( vì 0>m lúc ñó 0,0 VPVT ) Lúc ñó (1) m x x x x m −= ⇔ − =⇔ 2 2 2 2 4 2 sin2 1cos x ∞− -1 2 ∞+ 'y — 0 + 0 + y ∞+ ∞+ 16 -11 8 m x x 2 2 2 sin 2 2 −= ⇔ (2) ðặt 2 x t = . Vì ∈⇒ ∈ 4 ,0 2 ,0 ππ tx (2) m t t m t t 2 sin 2 sin 2 2 2 −= ⇔−=⇔ Xét hàm số: t t tf sin )( = • Miền xác ñịnh = 4 ,0 π D • ðạo hàm Dt t ttt t ttt tf ∈∀< − = − = 0 )tan.(cossincos. )(' 22 ( vì tttDt ⇒∈ tan,0cos ) Do ñó hàm )(tf nghịch biến • Giới hạn : 1sinlim)(lim 00 = = →→ t t tf tt • Bảng biến thiên: Vậy ñể phương trình có ñúng một nghiệm : 22 2 2 4 2 1 12 8 1 sin8 1)( 22 ππππ −<<−⇔<−<⇔< <⇔<< mm t t tf 4.Tìm m ñể phương trình mxxm +=+ 22 có ba nghiệm phân biệt Bài làm: Biến ñổi phương trình: xxm =−+ )12( 2 122 −+ =⇔ x x m (vì 222 ≥+x ) Xét hàm số 12 )( 2 −+ = x x xf • Miền xác ñịnh : RD = t 0 4 π )(' tf – )(tf 1 π 22 9 • ðạo hàm : 222 2 )12(2 22 )(' −++ +− = xx x xf 220)(' 2 =+⇔= xxf 2±=⇔ x • Giới hạn 1 1 )12( lim 12 lim)(lim 2 2 2 = + ++ = −+ = +∞→+∞→+∞→ x xx x x xf xxx 1 1 )12( lim 12 lim)(lim 2 2 2 −= + ++ = −+ = −∞→−∞→−∞→ x xx x x xf xxx • Bảng biến thiên: Vậy ñể phương trình có 3 nghiệm phân biệt: 22 <<− m Loại 2: Bài toán tìm m ñối với bất phương trình Bài 1: Tìm m ñể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi x a) 12562 >++− mxxx b) 0139. ≥+− xxm c) 04. 4 ≥+− mxxm Bài làm : a) Xét hàm số : mxxxxfy 256)( 2 ++−== <<−++−= ≥∨≤+−+= = )51(5)3(2)( )51(5)3(2)( )( 2 2 2 1 xxmxxf xxxmxxf xf ðể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi x { } 1)3(),5(),1(min1)(min 111 >−⇔>⇔ mfffxf 51 056 10 1 2 1 1)3( 1)5( 1)1( 2 1 1 1 <<⇔ <+− > > ⇔ >− > > ⇔ m mm m m mf f f Vậy với 51 << m bất phương trình có nghiệm ñúng với mọi x x ∞− 2− 2 ∞+ 'y — 0 + 0 — y 1− 2 2− 1 10 b) ðặt )0(3 >= tt x Lúc ñó : )()(1101. 2 22 tfmg t t mtmtttm ≥⇔ − ≥⇔−≥⇔≥+− Xét hàm số 2 1 )( t t tf − = • Miền xác ñịnh ( )+∞= ,0D • ðạo hàm : 4 22 )(' t tt tf − = = = ⇔=−⇔= 2 0 020)(' 2 t t tttf • Giới hạn : 02lim)(lim 4 2 = − = +∞→+∞→ t tt tf xx • Bảng biến thiên: ðể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi x )(max)( tfmg ≥⇔ 4 1 ≥⇔ m c) Biến ñổi bất phương trình có dạng : xxm 4)1( 4 ≥+ )()( 1 4 4 xfmg x x m ≥⇔ + ≥⇔ Xét hàm số 1 4 )( 4 + = x x xf • Miền xác ñịnh RD = • ðạo hàm ( )24 4 1 124 )(' + − = x x xf 4 3 1 0)(' ±=⇔= xxf • Giới hạn : 0)(lim = ±∞→ xf x • Bảng biến thiên: x 0 2 ∞+ 'y + 0 — y 4 1 ∞− 0 11 Vậy ñể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi x 4 27)(max)( ≥⇔≥⇔ mxfmg Bài 2: Tìm m ñể bất phương trình có nghiệm a) 13 +≤−− mxmx b) xxx m 222 sincossin 3.32 ≥+ c) 062342 >−++− mxxx Bài làm : a) 13 +≤−− mxmx ðiều kiện : 3≥x ðặt )0(3 ≥−= txt Lúc ñó : 1)3( 2 +≤−+ mttm 2 1 1)2( 2 2 + + ≤⇔+≤+⇔ t t mttm )()( tfmg ≤⇔ Xét hàm số: 2 1 )( 2 + + = t t tf • Miền xác ñịnh [ )+∞= ,0D • ðạo hàm ( )22 2 1 22 )(' + +−− = t tt tf 310)(' ±−=⇔= xtf • Giới hạn : 0 2 1 lim)(lim 2 = + + = +∞→+∞→ t t tf tt • Bảng biến thiên : ðể bất phương trình có nghiệm: 4 13 )(max)( + ≤⇔≤ mtfmg y 0 4 27 4 27− 0 x 0 31+− ∞+ 'y + 0 — y 4 13 + 2 1 0 12 x ∞− 4 3 1 − 4 3 1 ∞+ 'y — 0 + 0 — b) xxx m 222 sincossin 3.32 ≥+ (*) Chia 2 vế của (*) cho x 2sin3 ta có: )1( 9 1 .3 3 2 3 3 3 2 22 2 22 sinsin sin sin1sin mm xx x xx ≥ + ⇔≥+ − Xét hàm số xx y 22 sinsin 9 1 .3 3 2 + = là hàm nghịch biến Lúc ñó : 00sinsin11 2 9 1 .3 3 2 9 1 .3 3 2 9 1 .3 3 2 1sin0 22 + ≤ + ≤ + ⇔≤≤ xx x 41 ≤≤⇔ y ðể (1) có nghiệm 4max ≤⇔≥ mmy c) 062342 >−++− mxxx (*) Xét hàm số 6234)( 2 −++−= mxxxxf ≤≤−++−= ≥∪≤+−+= =⇔ )31(9)2(2)( )31(5)3(2)( )( 2 2 2 1 xxmxxf xxxmxxf xf Vậy (*) có nghiệm 0)(max >⇔ xf { } 0)2();3();1(max 222 >+⇔ mfff <<⇔ >+− >+ >− ⇔ >+ > > ⇔ 51 056 056 062 0)2( 0)3( 0)1( 2 2 2 2 m mm m m mf f f Bài 3: Tìm tất cả m ñể bất phương trình 3 3 123 x mxx −≤−+− thoả mãn với 1≥x Bài làm: Biến ñổi bất phương trình về dạng: 3 3 123 x xmx −+≤ 4 36 12 3 x xx m −+ ≤⇔ Xét hàm số 4 36 12 )( x xx xf −+ = • Miền xác ñịnh : [ )+∞= ,1D • ðạo hàm : Dx x xx x xx xf ∈∀> +− = +− = 0 4)1(2422 )(' 5 33 5 36 • Giới hạn : +∞=+−= +∞→+∞→ 5 36 422 lim)(lim x xx xf xx • Bảng biến thiên : 13 ðể bất phương trình nghiệm ñúng với 1≥x )()(min mgxf ≥⇔ 3 2 23 ≤⇔≤⇔ mm Bài 4: Tìm tất cả m ñể bất phương trình m x x ≥ −1log log 2 2 2 2 nghiệm ñúng với mọi 0>x Bài làm: ðặt xt 22log= Tìm ñiều kiện cho t : Vì 10 >⇔> tx Lúc ñó : )()( 1 mgtfm t t ≥⇔≥ − Xét hàm số 1 )( − = t t tf • Miền xác ñịnh ( )+∞= ,1D • ðạo hàm : ( )3 212 2 )(' − − = t t tf 20)(' =⇔= ttf • Giới hạn : ( ) = − − = +∞→+∞→ 3 212 2 lim)(lim t t tf tt ∞+ ( ) +∞= − − = ++ →→ 3 211 12 2 lim)(lim t t tf tt • Bảng biến thiên : ðể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi 0>x ⇔ 0)()( >∀≥ tmgtf mmgtf ≥⇔≥⇔ 1)()(min Bài 5: Tìm m ñể bất phương trình m xx < +−− )32(log 24 4 3 nghiệm ñúng với mọi ( )0,2−∈x y ∞+ 2 x 1 2 ∞+ 'y — 0 + y ∞+ ∞+ 1 x 1 ∞+ 'y + 14 Bài làm: ðiều kiện : 130322 +−− xxx Nhận xét : ñề bài yêu cầu thoả mãn ( )0,2−∈x Do ñó ta xét giao của hai tập hợp trên : ( )0,2−∈x Xét hàm số : )32(log)( 24 +−−= xxxf • Miền xác ñịnh ( )0,2−=D • ðạo hàm )32.(2ln2 22 4ln )32ln( )(' 2 '2 +−− −− = +−− = xx xxx xf 10)(' −=⇔= xxf • Bảng biến thiên: Vậy ñể bất phương trình nghiệm ñúng với mọi )0,2(−∈x mmxf < ⇔<⇔ 3log4 4 3 )(max Loại 3: Bài toán tìm m ñối với hệ phương trình Bài 1: Tìm m ñể hệ phương trình có nghiệm: =+ =+− )2(2 )1(0 xyy myx Bài làm: Từ (2) suy ra: +− = ≥− y yy x y 44 02 2 Lúc ñó (1) có : )()(44044 2 yfmg y y mmy y yy =⇔ − =⇔=+− +− Xét hàm số y y yf 44 )( − = • Miền xác ñịnh ( ] { }0\2,∞−=D • ðạo hàm 04)(' 2 >= y yf .Hàm số ñồng biến trên D • Giới hạn x 2− 1− 0 )(' xf + 0 — )(xf 1 3log4 3l
File đính kèm:
- PT_BPT_HPT-bang-PP-HS.pdf