Có bao nhiêu số nguyên \(m\)để hàm số \(f\left( x \right)=3x+m\sqrt{{{x}^{2}}+1}\) đồng biến trên \(\mathbb{R}\)?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiChọn C
Ta có \(f\left( x \right)=3x+m\sqrt{{{x}^{2}}+1}\Rightarrow {f}'\left( x \right)=3+\frac{mx}{\sqrt{{{x}^{2}}+1}}\Rightarrow {f}''\left( x \right)=\frac{m}{{{\left( \sqrt{{{x}^{2}}+1} \right)}^{3}}}\).
Ta có: \(\underset{x\to +\infty }{\mathop{\lim }}\,{f}'\left( x \right)=m+3\), \(\underset{x\to -\infty }{\mathop{\lim }}\,{f}'\left( x \right)=-m+3\).
Trường hợp 1: \(m>0\), khi đó \({f}''\left( x \right)>0,\forall x\in \mathbb{R}\)\(\Rightarrow {f}'\left( x \right)\) đồng biến trên \(\mathbb{R}\).
Hàm số \(f\left( x \right)\) đồng biến trên \(\Leftrightarrow {f}'\left( x \right)\ge 0\,\forall x\in \mathbb{R}\Leftrightarrow -m+3\ge 0\Leftrightarrow m\le 3\).
So điều kiện: \(0<m\le 3\).
Trường hợp 2: \(m<0\), khi đó \({f}''\left( x \right)<0,\forall x\in \mathbb{R}\)\(\Rightarrow {f}'\left( x \right)\) nghịch biến trên \(\mathbb{R}\).
Hàm số \(f\left( x \right)\) đồng biến trên \(\Leftrightarrow {f}'\left( x \right)\ge 0\,\forall x\in \mathbb{R}\Leftrightarrow m+3\ge 0\Leftrightarrow m\ge -3\).
So điều kiện: \(-3\le m<0\).
Trường hợp 3: \(m=0\), khi đó \(f\left( x \right)=3x\), hiển nhiên hàm số đồng biến trên \(\mathbb{R}\).
Kết luận: hàm số đồng biến trên \(\mathbb{R}\)\(\Leftrightarrow \)\(-3\le x\le 3\).
Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán năm 2023
Trường THPT Lương Thế Vinh