Bài 10 trang 46 SGK Giải tích 12

Đề bài

Cho hàm số: \(y = -x^4+ 2mx^2- 2m + 1\) ( \(m\) là tham số) có đồ thị \((C_m).\)

a) Biện luận theo m số cực trị của hàm số.

b) Với giá trị nào của m thì \((C_m)\) cắt trục hoành?
c) Xác định m để \((C_m)\) có cực đại, cực tiểu.

Hướng dẫn giải

a) Số cực trị của hàm số là số nghiệm của phương trình: \(y'=0.\) Biện luận số cực trị của hàm số tức là biện luận số nghiệm của phương trình \(y'=0.\)

b) \((C_m)\) cắt trục hoành \(\Leftrightarrow \) phương trình \(y=f(x)=0\) có nghiệm.

c) Hàm số có cực đại và cực tiểu  \(\Leftrightarrow \) phương trình \(y'=f'(x)=0\) có 3 nghiệm phân biệt.

Lời giải chi tiết

a) \(y = -x^4+ 2mx^2- 2m + 1\) \((C_m).\)

Tập xác định: \(D =\mathbb R\)

Ta có: \(y' = -4x^3+ 4mx = -4x (x^2- m)\)

\(\Rightarrow y'=0 \Leftrightarrow -4x(x^2-m)=0 \Leftrightarrow  \left[ \begin{array}{l}x = 0\\{x^2} = m\end{array} \right..\)

+) Với \(m ≤ 0\) thì \(y’\) có một nghiệm \(x = 0\) và đổi dấu \(+\) sang \(–\) khi qua nghiệm này. Do đó hàm số có một cực đại là \(x = 0\)

+) Với \(m>0\) hàm số có 3 cực trị.

Do đó, hàm số có 2 cực đại tại \(x = ± \sqrt m\) và có một cực tiểu tại \(x = 0\)

b) Phương trình hoành độ giao điểm của đồ thị hàm số \((C_m)\) và trục hoành là: 

\(\begin{array}{l}
- {x^4} + 2m{x^2} - 2m + 1 = 0\\
\Leftrightarrow \left( {{x^4} - 1} \right) - 2m\left( {{x^2} - 1} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left( {{x^2} - 1} \right)\left( {{x^2} + 1} \right) - 2m\left( {{x^2} - 1} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left( {{x^2} - 1} \right)\left( {{x^2} - 2m + 1} \right) = 0\\
\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
{x^2} - 1 = 0\\
{x^2} - 2m + 1 = 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = \pm 1\\
{x^2} = 2m - 1
\end{array} \right..
\end{array}\)

Ta thấy phương trình hoành độ giao điểm luôn có nghiệm \(x = ± 1\) với mọi m nên \((C_m)\) luôn cắt trục hoành.

c) Theo lời giải câu a, ta thấy ngay: với \(m > 0\) thì đồ thị \((C_m)\) có cực đại và cực tiểu.