Câu hỏi: Có bao nhiêu số tự nhiên $x$ sao cho mỗi giá trị x tồn tại số $y$ thoả mãn ${{\log }_{3}}(x-y)\ge {{\log }_{6}}\left( {{x}^{2}}+2{{y}^{2}} \right)$ ?
A. $1$.
B. $3$.
C. $2$.
D. f $6$
A. $1$.
B. $3$.
C. $2$.
D. f $6$
Điều kiện: $x-y>0$
Đặt $t={{\log }_{3}}(x-y)\ge {{\log }_{6}}\left( {{x}^{2}}+2{{y}^{2}} \right)$, suy ra $\left\{ \begin{aligned}
& x-y={{3}^{t}} \\
& {{x}^{2}}+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.$$\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& x={{3}^{t}}+y \\
& {{\left( {{3}^{t}}+y \right)}^{2}}+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}}\begin{matrix}
{} & \left( 1 \right) \\
\end{matrix} \\
\end{aligned} \right.$
Bất phương trình $\left( 1 \right)$ $\Leftrightarrow $ $3{{y}^{2}}+{{2.3}^{t}}y+{{9}^{t}}-{{6}^{t}}\le 0$ muốn có nghiệm thì
${\Delta }'={{9}^{t}}-3\left( {{9}^{t}}-{{6}^{t}} \right)\ge 0\Leftrightarrow {{\left( \dfrac{2}{3} \right)}^{t}}\ge \dfrac{2}{3}\Leftrightarrow t\le 1$.
Do đó: ${{x}^{2}}+2{{y}^{2}}\le 6\Rightarrow {{x}^{2}}\le 6\Rightarrow x\in \left\{ 0;1;2 \right\}$ ( vì $x\in \mathbb{N}$ )
Thử lại:
* Với $x=0\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=-{{3}^{t}} \\
& 2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& t\le {{\log }_{\dfrac{2}{3}}}2<0 \\
& y=-{{3}^{t}}\in \left( -1;0 \right) \\
\end{aligned} \right.$
* Với $x=1\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 1-y={{3}^{t}} \\
& 1+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=1-{{3}^{t}} \\
& 1+2{{\left( 1-{{3}^{t}} \right)}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right. $ có nghiệm $ t=0,y=0$
* Với $x=2\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 2-y={{3}^{t}} \\
& 4+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=2-{{3}^{t}} \\
& 4+2{{\left( 2-{{3}^{t}} \right)}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=2-{{3}^{t}} \\
& {{9}^{t}}-{{6}^{t}}-{{8.3}^{t}}+12\le 0 \\
\end{aligned} \right. $ có nghiệm $ t=1,y=-1$
Vậy $x\in \left\{ 0;1;2 \right\}$.
Đặt $t={{\log }_{3}}(x-y)\ge {{\log }_{6}}\left( {{x}^{2}}+2{{y}^{2}} \right)$, suy ra $\left\{ \begin{aligned}
& x-y={{3}^{t}} \\
& {{x}^{2}}+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.$$\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& x={{3}^{t}}+y \\
& {{\left( {{3}^{t}}+y \right)}^{2}}+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}}\begin{matrix}
{} & \left( 1 \right) \\
\end{matrix} \\
\end{aligned} \right.$
Bất phương trình $\left( 1 \right)$ $\Leftrightarrow $ $3{{y}^{2}}+{{2.3}^{t}}y+{{9}^{t}}-{{6}^{t}}\le 0$ muốn có nghiệm thì
${\Delta }'={{9}^{t}}-3\left( {{9}^{t}}-{{6}^{t}} \right)\ge 0\Leftrightarrow {{\left( \dfrac{2}{3} \right)}^{t}}\ge \dfrac{2}{3}\Leftrightarrow t\le 1$.
Do đó: ${{x}^{2}}+2{{y}^{2}}\le 6\Rightarrow {{x}^{2}}\le 6\Rightarrow x\in \left\{ 0;1;2 \right\}$ ( vì $x\in \mathbb{N}$ )
Thử lại:
* Với $x=0\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=-{{3}^{t}} \\
& 2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& t\le {{\log }_{\dfrac{2}{3}}}2<0 \\
& y=-{{3}^{t}}\in \left( -1;0 \right) \\
\end{aligned} \right.$
* Với $x=1\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 1-y={{3}^{t}} \\
& 1+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=1-{{3}^{t}} \\
& 1+2{{\left( 1-{{3}^{t}} \right)}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right. $ có nghiệm $ t=0,y=0$
* Với $x=2\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 2-y={{3}^{t}} \\
& 4+2{{y}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=2-{{3}^{t}} \\
& 4+2{{\left( 2-{{3}^{t}} \right)}^{2}}\le {{6}^{t}} \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& y=2-{{3}^{t}} \\
& {{9}^{t}}-{{6}^{t}}-{{8.3}^{t}}+12\le 0 \\
\end{aligned} \right. $ có nghiệm $ t=1,y=-1$
Vậy $x\in \left\{ 0;1;2 \right\}$.
Đáp án B.