Tìm tất cả các giá trị thực của tham số m để hàm số đồng \(y = {\sin ^3}x - 3{\cos ^2}x - m\sin x - 1\) biến trên đoạn \(\left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right]\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐặt \(\sin x = t,\,\,x \in \left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right] \Rightarrow t \in \left[ {0;1} \right]\)
Xét hàm số \(f\left( t \right) = {t^3} + 3{t^2} - mt - 4\)
Ta có \(f'\left( t \right) = 3{t^2} + 6t - m\)
Để hàm số \(f\left( t \right)\) đồng biến trên \(\left[ {0;1} \right]\) cần: \(f'\left( t \right) \ge 0,\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right]\)
\( \Leftrightarrow 3{t^2} + 6t - m \ge 0\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right] \Leftrightarrow 3{t^2} + 6t \ge m\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right]\)
Xét hàm số \(\begin{array}{l}
g\left( t \right) = 3{t^2} + 6t;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \\
g'\left( t \right) = 6t + 6;\,\,\,{\mkern 1mu} \\
g'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = - 1
\end{array}\)
Đặt \(\sin x = t,\,\,x \in \left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right] \Rightarrow t \in \left[ {0;1} \right]\)
Xét hàm số \(f\left( t \right) = {t^3} + 3{t^2} - mt - 4\)
Ta có \(f'\left( t \right) = 3{t^2} + 6t - m\)
Để hàm số \(f\left( t \right)\) đồng biến trên \(\left[ {0;1} \right]\) cần: \(f'\left( t \right) \ge 0,\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right]\)
\( \Leftrightarrow 3{t^2} + 6t - m \ge 0\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right] \Leftrightarrow 3{t^2} + 6t \ge m\,\,\,\forall t \in \left[ {0;1} \right]\)
Xét hàm số
\(\begin{array}{l}
g\left( t \right) = 3{t^2} + 6t;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \\
g'\left( t \right) = 6t + 6;\,{\mkern 1mu} \\
g'\left( t \right) = 0\\
\Leftrightarrow t = - 1 \notin \left[ {0;1} \right]
\end{array}\)
Ta có: \(g(0) = 0;g(1) = 9 \Rightarrow \mathop {min}\limits_{\left[ {0;1} \right]} g(t) = 0\)
Do đó \(m \le 0\) thì hàm số \(f\left( t \right)\) đồng biến trên \(\left[ {0;1} \right]\) khi đó hàm số \(y = {\sin ^3}x - 3{\cos ^2}x - m\sin x - 1\) đông biến trên \(\left[ {0;\frac{\pi }{2}} \right].\)
Đề thi thử THPT QG môn Toán năm 2018
Trường THPT Nguyễn Trung Trực