Câu hỏi
Cho hàm số \(f\left( x \right) = \cos 2x\). Bất phương trình \({f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right) > m\) đúng với mọi \(x \in \left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\) khi và chỉ khi
- A \(m < {2^{2018}}\)
- B \(m \le {2^{2018}}\)
- C \(m \le {2^{2019}}\)
- D \(m < {2^{2019}}\)
Phương pháp giải:
- Đạo hàm hàm số \(f\left( x \right)\) đến cấp \(2019\) (tìm công thức tổng quát).
- Xét hàm \(y = {f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right)\) trên khoảng \(\left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\) và tìm điều kiện để bất phương trình \({f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right) > m\) nghiệm đúng với mọi \(x \in \left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\).
Lời giải chi tiết:
\(\begin{array}{l}f\left( x \right) = \cos 2x;\,\,f'\left( x \right) = - 2\sin 2x;\,\,f''\left( x \right) = - {2^2}\cos 2x;\,\,\,f'''\left( x \right) = {2^3}\sin 2x\\{f^{\left( 4 \right)}}\left( x \right) = {2^4}\cos 2x,{f^{\left( 5 \right)}}\left( x \right) = - {2^5}\sin 2x,{f^{\left( 6 \right)}}\left( x \right) = - {2^6}\cos 2x,{f^{\left( 7 \right)}}\left( x \right) = {2^7}\sin 2x\end{array}\)
Do đó: \(\left\{ \begin{array}{l}{f^{\left( {4k} \right)}}\left( x \right) = {2^{4k}}\cos 2x\\{f^{\left( {4k + 1} \right)}}\left( x \right) = - {2^{4k + 1}}\sin 2x\\{f^{\left( {4k + 2} \right)}}\left( x \right) = - {2^{4k + 2}}\cos 2x\\{f^{\left( {4k + 3} \right)}}\left( x \right) = {2^{4k + 3}}\sin 2x\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow {f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right) = {f^{\left( {4.504 + 3} \right)}}\left( x \right) = {2^{2019}}\sin 2x\).
Xét hàm \(y = {f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right) = {2^{2019}}\sin 2x\) trên \(\left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\) ta có:
+ Trên khoảng \(\left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{\pi }{4}} \right)\) thì \(2x \in \left( {\frac{\pi }{6};\frac{\pi }{2}} \right) \Rightarrow \sin 2x \in \left( {\frac{1}{2};1} \right) \Rightarrow {2^{2019}}\sin 2x \in \left( {{2^{2018}};{2^{2019}}} \right)\) và hàm \(y = {2^{2019}}\sin 2x\) đồng biến trên khoảng này.
+ Trên khoảng \(\left( {\frac{\pi }{4};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\) thì \(2x \in \left( {\frac{\pi }{2};\frac{{3\pi }}{4}} \right) \Rightarrow \sin 2x \in \left( {\frac{{\sqrt 2 }}{2};1} \right) \Rightarrow {2^{2019}}\sin 2x \in \left( {{2^{\frac{{4037}}{2}}};{2^{2019}}} \right)\) và hàm \(y = {2^{2019}}\sin 2x\) nghịch biến trên khoảng này.
Bảng biến thiên:
Quan sát bảng biến thiên ta thấy, bất phương trình \({f^{\left( {2019} \right)}}\left( x \right) > m\) nghiệm đúng với mọi \(x \in \left( {\frac{\pi }{{12}};\frac{{3\pi }}{8}} \right)\) nếu \(m \le {2^{2018}}\).
Chọn B.