Câu hỏi
Cho hàm số \(y = - {x^3} + 2\left( {m + 1} \right){x^2} - 3\left( {{m^2} - 1} \right)\,x + 2\,\)có đồ thị \(\,\left( {{C_m}} \right)\). Gọi \(M\) là điểm thuộc đồ thị có hoành độ \({x_M} = 1\). Có bao nhiêu giá trị thực của tham số \(m\) sao cho tiếp tuyến của \(\left( {{C_m}} \right)\) tại điểm \(M\) song song với đường thẳng \(y = - 3x + 4\).
- A \(0\)
- B \(3\)
- C \(2\)
- D \(1\)
Phương pháp giải:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = f\left( x \right)\) tại điểm \(M\left( {{x_0};{y_0}} \right)\) là \(y = f'\left( {{x_0}} \right)\left( {x - {x_0}} \right) + {y_0}\)
Tiếp tuyến song song với đường thẳng \(d:y = ax + b\) thì \(f'\left( {{x_0}} \right) = a\)
Từ đó ta tìm được \({x_0}\) và suy ra các tiếp tuyến thỏa mãn.
Lời giải chi tiết:
Đặt \(y = f\left( x \right) = - {x^3} + 2\left( {m + 1} \right){x^2} - 3\left( {{m^2} - 1} \right)\,x + 2\,\) suy ra \(f\left( 1 \right) = - 1 + 2m + 2 - 3{m^2} + 3 + 2 = - 3{m^2} + 2m + 6\)
Ta có \(f'\left( x \right) = - 3{x^2} + 4\left( {m + 1} \right)x - 3\left( {{m^2} - 1} \right)\)
\( \Rightarrow f'\left( 1 \right) = - 3 + 4m + 4 - 3{m^2} + 3 = - 3{m^2} + 4m + 4\)
Để tiếp tuyến tại \(M\) có hoành độ \({x_M} = 1\) song song với đường thẳng \(y = - 3x + 4\) thì \(f'\left( 1 \right) = - 3 \Leftrightarrow - 3{m^2} + 4m + 4 = - 3 \Leftrightarrow 3{m^2} - 4m - 7 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m = - 1\\m = \frac{7}{3}\end{array} \right.\)
+ Với \(m = - 1\) thì \(f\left( 1 \right) = - 3{\left( { - 1} \right)^2} + 2\left( { - 1} \right) + 6 = 1\) \( \Rightarrow M\left( {1;1} \right)\)
Phương trình tiếp tuyến tại \(M\left( {1;1} \right)\) là \(y = - 3\left( {x - 1} \right) + 1 \Leftrightarrow y = - 3x + 4\) (loại vì trùng với đường thẳng \(y = - 3x + 4\))
+ Với \(m = \frac{7}{3}\) thì \(f\left( x \right) = - {x^3} + \frac{{20}}{3}{x^2} - \frac{{40}}{3}x + 2\) suy ra \(f\left( 1 \right) = \frac{{ - 17}}{3} \Rightarrow M\left( {1; - \frac{{17}}{3}} \right)\)
Phương trình tiếp tuyến tại \(M\left( {1; - \frac{{17}}{3}} \right)\) là \(y = - 3\left( {x - 1} \right) - \frac{{17}}{3} \Leftrightarrow y = - 3x - \frac{8}{3}\) (nhận)
Vậy có 1 giá trị của \(m\) thỏa mãn đề bài là \(m = \frac{7}{3}.\)
Chọn D.