Câu hỏi
Cho hàm số \(f\left( x \right) = {x^7} + {x^5} - {x^4} + {x^3} - 2{x^2} + 2x - 10\) và \(g\left( x \right) = {x^3} - 3x + 2\). Đặt \(F\left( x \right) = g\left[ {f\left( x \right)} \right]\). Tìm tất cả các giá trị của tham số \(m\) để phương trình \(F\left( x \right) = m\) có ba nghiệm thực phân biệt.
- A \(m \in \left( { - 1;3} \right)\)
- B \(m \in \left( {0;4} \right)\)
- C \(m \in \left( {3;6} \right)\)
- D \(m \in \left( {1;3} \right)\)
Phương pháp giải:
- Chứng minh hàm số \(f\left( x \right)\) luôn đồng biến trên \(\mathbb{R}\), đặt \(t = f\left( x \right)\) suy ra với mỗi giá trị của \(t\) cho 1 nghiệm \(x\) tương ứng.
- Đưa bài toán về ẩn \(t\), lập BBT và kết luận.
Lời giải chi tiết:
Xét hàm số \(f\left( x \right) = {x^7} + {x^5} - {x^4} + {x^3} - 2{x^2} + 2x - 10\) ta có:
TXĐ: \(D = \mathbb{R}\).
Ta có: \(f'\left( x \right) = 7{x^6} + 5{x^4} - 4{x^3} + 3{x^2} - 4x + 2\).
Xét hàm số \(h\left( x \right) = 5{x^4} - 4{x^3} + 3{x^2} - 4x + 2\) trên \(\mathbb{R}\) ta có:
\(h'\left( x \right) = 20{x^3} - 12{x^2} + 6x - 4 = 0 \Leftrightarrow x \approx 0,62\).
BBT:
Từ BBT ta thấy \(h\left( x \right) > 0\,\,\forall x \in \mathbb{R}\), do đó \(f'\left( x \right) > 0\,\,\forall x \in \mathbb{R}\).
Đặt \(f\left( x \right) = t\), do hàm số \(f\left( x \right)\) đồng biến trên \(\mathbb{R}\) nên với mỗi giá trị của \(t\) cho ta 1 nghiệm \(x\).
Khi đó \(F\left( t \right) = g\left( t \right) = {t^3} - 3t + 2\).
Yêu cầu bài toán trở thành tìm tham số \(m\) để phương trình \(F\left( t \right) = m\) có 3 nghiệm \(t\) phân biệt.
Ta có \(g'\left( t \right) = 3{t^2} - 3 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = 1\\t = - 1\end{array} \right.\)
Bảng biến thiên
Dựa vào BBT ta thấy phương trình \(F\left( t \right) = m\) có 3 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi \(0 < m < 4\).
Chọn B.