Cho hàm số y=f(x) có đạo hàm \(f^{\prime}(x)\). Hàm số \(y=f^{\prime}(x)\) liên tục trên tập số thực và có bảng biến thiên như sau:
Biết rằng \(f(-1)=\frac{10}{3}, f(2)=6\). Giá trị nhỏ nhất của hàm số \(g(x)=f^{3}(x)-3 f(x)\) trên đoạn \([-1 ; 2]\) bằng?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai\(\begin{array}{l} \text { Xét hàm số } g(x)=f^{3}(x)-3 f(x) \text { trên đoạn }[-1 ; 2]\\ g^{\prime}(x)=3\left[f^{2}(x)-1\right] \cdot f^{\prime}(x), g^{\prime}(x)=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l} f^{\prime}(x)=0 \\ f^{2}(x)=1 \end{array}\right.\\ \text { Từ bảng biến thiên, ta có: }(1) \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l} x=-1 \in[-1 ; 2] \\ x=2 \in[-1 ; 2] \end{array}\right. \end{array}\)
\(\begin{array}{l} \text { Và } f^{\prime}(x) \geq 0, \forall x \in[-1 ; 2] \text { nên } f(x) \text { đồng biến trên }[-1 ; 2] \Rightarrow f(x) \geq f(-1)=\frac{10}{3}\\ \Rightarrow f(x)>1 \Rightarrow f^{2}(x)>1, \forall x \in[-1 ; 2] \text { nên } \text { (2) vô nghiệm. } \end{array}\)
\(\text { Do đó, } g^{\prime}(x)=0 \text { chỉ có } 2 \text { nghiệm là } x=-1 \text { và } x=2 \text { . }\)
\(\begin{array}{l} \text { Ta có } g(-1)=f^{3}(-1)-3 f(-1)=\left(\frac{10}{3}\right)^{3}-3\left(\frac{10}{3}\right)=\frac{730}{27} ; g(2)=f^{3}(2)-3 f(2)=(6)^{3}-3(6)=198 \text { . } \\ \text { Vậy } \min\limits _{[-1 ; 2]} g(x)=g(-1)=\frac{730}{27} \text { . } \end{array}\)