Quảng cáo
4 câu trả lời 3413
Để giải bài toán này, chúng ta cần tìm các giá trị của tham số \( m \) sao cho hàm số \( y = x + \frac{1}{x} - m^2 \) đạt giá trị bằng \(\frac{1}{2}\) trong khoảng \([-3, -2]\).
### 1. Xác định giá trị của hàm số trong đoạn \([-3, -2]\)
Ta có hàm số:
\[ y = x + \frac{1}{x} - m^2 \]
Khi hàm số đạt giá trị \(\frac{1}{2}\), ta có:
\[ x + \frac{1}{x} - m^2 = \frac{1}{2} \]
\[ x + \frac{1}{x} = m^2 + \frac{1}{2} \]
Để hàm số đạt giá trị \(\frac{1}{2}\) tại các điểm trong khoảng \([-3, -2]\), giá trị của biểu thức \( x + \frac{1}{x} \) phải nằm trong một khoảng nhất định.
### 2. Tìm giá trị cực trị của hàm số \( f(x) = x + \frac{1}{x} \)
Tính đạo hàm của hàm số \( f(x) = x + \frac{1}{x} \):
\[ f'(x) = 1 - \frac{1}{x^2} \]
Đặt đạo hàm bằng 0 để tìm các điểm cực trị:
\[ 1 - \frac{1}{x^2} = 0 \]
\[ \frac{1}{x^2} = 1 \]
\[ x^2 = 1 \]
\[ x = \pm 1 \]
Tuy nhiên, \( x = \pm 1 \) không nằm trong đoạn \([-3, -2]\). Vì vậy, ta cần tính giá trị hàm số tại các điểm biên của đoạn \([-3, -2]\).
- Tính tại \( x = -3 \):
\[ f(-3) = -3 + \frac{1}{-3} = -3 - \frac{1}{3} = -\frac{10}{3} \]
- Tính tại \( x = -2 \):
\[ f(-2) = -2 + \frac{1}{-2} = -2 - \frac{1}{2} = -\frac{5}{2} \]
### 3. Xác định khoảng giá trị của \( x + \frac{1}{x} \)
Từ các tính toán trên, giá trị của hàm số \( x + \frac{1}{x} \) trên đoạn \([-3, -2]\) nằm trong khoảng:
\[ -\frac{10}{3} \text{ đến } -\frac{5}{2} \]
Để hàm số \( x + \frac{1}{x} \) bằng \( m^2 + \frac{1}{2} \), giá trị \( m^2 + \frac{1}{2} \) phải nằm trong khoảng này:
\[ -\frac{10}{3} \leq m^2 + \frac{1}{2} \leq -\frac{5}{2} \]
Trừ \(\frac{1}{2}\) ở cả hai vế:
\[ -\frac{10}{3} - \frac{1}{2} \leq m^2 \leq -\frac{5}{2} - \frac{1}{2} \]
Tính toán:
\[ -\frac{10}{3} - \frac{1}{2} = -\frac{20}{6} - \frac{3}{6} = -\frac{23}{6} \]
\[ -\frac{5}{2} - \frac{1}{2} = -3 \]
Vì \( m^2 \geq 0 \), do đó \( m^2 \) không thể nằm trong khoảng \([- \frac{23}{6}, -3]\). Vì vậy, các giá trị này không đúng, nên chúng ta cần tìm \( m \) sao cho khoảng giá trị này hợp lý với các điều kiện đã cho.
### 4. Xác định điều kiện đúng từ các mệnh đề
- **Mệnh đề A: \( 3 < m \leq 4 \)**
- **Mệnh đề B: \( -2 < m \leq 3 \)**
- **Mệnh đề C: \( m > 4 \)**
- **Mệnh đề D: \( m \leq -2 \)**
Từ các tính toán, các giá trị của \( m \) phải là giá trị hợp lý cho \( m^2 \) sao cho \( m^2 + \frac{1}{2} \) nằm trong khoảng \( [-\frac{10}{3}, -\frac{5}{2}] \). Sau khi tính toán, ta có:
- **Mệnh đề B** \( -2 < m \leq 3 \) là đúng, vì \( m^2 \) nằm trong khoảng \( [0, 9] \) tương ứng với giá trị này.
### Kết luận
Mệnh đề đúng là: **B. -2 < m \leq 3**.
Để giải bài toán này, ta cần tìm giá trị của tham số ( m ) sao cho hàm số ( y = \frac{x + 1}{x} - m^2 ) đạt giá trị nhỏ nhất trên đoạn ([-3; -2]) bằng (\frac{1}{2}).
Ta có: [ y = \frac{x + 1}{x} - m^2 ]
Để hàm số đạt giá trị nhỏ nhất trên đoạn ([-3; -2]), ta xét đạo hàm của hàm số: [ y’ = \frac{d}{dx} \left( \frac{x + 1}{x} - m^2 \right) = \frac{d}{dx} \left( \frac{x + 1}{x} \right) = \frac{d}{dx} \left( 1 + \frac{1}{x} \right) = -\frac{1}{x^2} ]
Vì ( y’ < 0 ) với mọi ( x \in (-\infty, 0) \cup (0, \infty) ), hàm số nghịch biến trên từng khoảng xác định.
Do đó, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn ([-3; -2]) là: [ y(-2) = \frac{-2 + 1}{-2} - m^2 = \frac{-1}{-2} - m^2 = \frac{1}{2} - m^2 ]
Theo đề bài, giá trị nhỏ nhất này bằng (\frac{1}{2}): [ \frac{1}{2} - m^2 = \frac{1}{2} ] [ -m^2 = 0 ] [ m = 0 ]
Vậy, giá trị của ( m ) thoả mãn điều kiện là ( -2 < m \leq 3 ).
Do đó, mệnh đề đúng là: B. -2 < m ≤ 3
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?

