Câu hỏi: Cho hàm số $y=f\left( x \right)$ liên tục trên $\mathbb{R}$ và có đồ thị như hình vẽ. Gọi $S$ là tập hợp tất cả giá trị nguyên của tham số $m$ để phương trình $f\left( \cos x \right)-2m+1=2\cos x$ có nghiệm thuộc khoảng $\left( 0;\pi \right)$. Tổng các phần tử của $S$ bằng
A. $3$.
B. $5$.
C. $6$.
D. $2$.
A. $3$.
B. $5$.
C. $6$.
D. $2$.
Ta có
$f\left( \cos x \right)-2m+1=2\cos x\Leftrightarrow 2m-1=f\left( \cos x \right)-2\cos x \left( 1 \right)$.
Xét hàm số $g\left( x \right)=f\left( \cos x \right)-2\cos x \Rightarrow {g}'\left( x \right)=-\sin x.{f}'\left( \cos x \right)+2\sin x=\sin x\left( 2-{f}'\left( \cos x \right) \right)$.
Với $x\in \left( 0;\pi \right)\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \cos x\in \left( -1;1 \right) \\
& \sin x>0 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {f}'\left( \cos x \right)<0 \\
& \sin x>0 \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow \sin x.\left( 2-{f}'\left( \cos x \right) \right)>0\Rightarrow {g}'\left( x \right)>0, \forall x\in \left( 0;\pi \right)$.
Bảng biến thiên
Phương trình $\left( 1 \right)$ có nghiệm thuộc $\left( 0;\pi \right)\Leftrightarrow -3<2m-1<5\Leftrightarrow -1<m<3$.
Vì $m\in \mathbb{Z}\Rightarrow m\in \left\{ 0;1;2 \right\}$. Vậy tổng các giá trị của $m$ là $0+1+2=3$.
$f\left( \cos x \right)-2m+1=2\cos x\Leftrightarrow 2m-1=f\left( \cos x \right)-2\cos x \left( 1 \right)$.
Xét hàm số $g\left( x \right)=f\left( \cos x \right)-2\cos x \Rightarrow {g}'\left( x \right)=-\sin x.{f}'\left( \cos x \right)+2\sin x=\sin x\left( 2-{f}'\left( \cos x \right) \right)$.
Với $x\in \left( 0;\pi \right)\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \cos x\in \left( -1;1 \right) \\
& \sin x>0 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {f}'\left( \cos x \right)<0 \\
& \sin x>0 \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow \sin x.\left( 2-{f}'\left( \cos x \right) \right)>0\Rightarrow {g}'\left( x \right)>0, \forall x\in \left( 0;\pi \right)$.
Bảng biến thiên
Vì $m\in \mathbb{Z}\Rightarrow m\in \left\{ 0;1;2 \right\}$. Vậy tổng các giá trị của $m$ là $0+1+2=3$.
Đáp án A.