Câu hỏi: Gọi Slà tập hợp tất cả các giá trị của tham số mđể đường thẳng $y=x+m-1$ cắt đồ thị hàm số $y={{x}^{3}}+\left( m-3 \right){{x}^{2}}+x+1$ tại ba điểm phân biệt $A\left( 1;{{y}_{A}} \right)$, B,Csao cho BC= $2\sqrt{3}$. Tổng bình phương tất cả các phần tử của tập hợp Slà:
A. 64
B. 40
C. 52
D. 32
A. 64
B. 40
C. 52
D. 32
Phương pháp:
- Viết phương trình hoành độ giao điểm của đường thẳng và đồ thị hàm số.
- Tìm điều kiện của mđể phường trình hoành độ giao điểm có 3 nghiệm phân biệt.
- Áp dụng định lí Vi – et để tìm mối liên hệ giữa các nghiệm của phương trình.
Tìm giá trị của mthỏa mãn BC= $2\sqrt{3}$
Cách giải:
TXĐ : D = $\mathbb{R}$
$d:y=x+m-1$
$\left( C \right):y={{x}^{3}}+\left( m-3 \right){{x}^{2~}}+x~+~1~$
Phương trình hoành độ giao điểm của đường thẳng d và đồ thị ( )C là :
$\begin{aligned}
& \begin{array}{*{35}{l}}
x+m-1={{x}^{3}}+\left( m-3 \right){{x}^{2}}~+x~+~1\left( 1~ \right) \\
\Leftrightarrow {{x}^{3}}+\left( m-3 \right)~{{x}^{2}}-m~+2=~0 \\
\Leftrightarrow \left( {{x}^{3}}-{{x}^{2}} \right)+\left( m-2 \right){{x}^{2}}-\left( m-2 \right)x+\left( m-2 \right)x-\left( m~-2 \right)~=~0~ \\
\Leftrightarrow \left( x-1 \right)\left( {{x}^{2}}~+\left( m-2 \right)x+m~-2 \right)~=~0~ \\
\end{array} \\
& \Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& x=1 \\
& {{x}^{2}}+\left( m-2 \right)x+\left( m-2 \right)=0\left( 2 \right) \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned}$
Đường thẳng d cắt đồ thị hàm số (C) tại 3 điểm phân biệt khi phương trình (1) có 3 nghiệm phân biệt.
Do đó, phương trình (2) phải có 2 nghiệm phân biệt và khác 1.
Suy ra :
$\left\{ \begin{aligned}
& \Delta >0 \\
& {{1}^{2}}+\left( m-2 \right).1+m-2\ne 0 \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{\left( m-2 \right)}^{2}}-4\left( m-2 \right)>0 \\
& 2m-3\ne 0 \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \left( m-2 \right)\left( m-6 \right)>0 \\
& m\ne \dfrac{3}{2} \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& m>6 \\
& \left\{ \begin{aligned}
& m<2 \\
& m\ne \dfrac{3}{2} \\
\end{aligned} \right.\left( * \right) \\
\end{aligned} \right.$
Khi đó, phương trình (2) có 2 nghiệm phân biệt ${{x}_{1}};{{x}_{2}}$ thỏa mãn $\left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}+{{x}_{2}}=2-m \\
& {{x}_{1}}{{x}_{2}}=m-2 \\
\end{aligned} \right.$
Suy ra $B\left( {{x}_{1}};{{x}_{1}}+m-1 \right);C\left( {{x}_{2}};{{x}_{2}}+m-1 \right)$
Ta có:
BC = $2\sqrt{3}$
$\begin{aligned}
& \begin{array}{*{35}{l}}
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}+{{\left[ \left( {{x}_{2}}+m-1 \right)\left( {{x}_{1}}~+m~-1 \right) \right]}^{2}}={{\left( 2\sqrt{3}~ \right)}^{2}} \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}+{{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}~=12~ \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}=6~ \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{1}}+{{x}_{2}} \right)}^{2}}~-4\left( m~-2 \right)~=~6 \\
\Leftrightarrow {{\left( 2-m \right)}^{2}}~-4\left( m~-2 \right)=~6~ \\
\Leftrightarrow {{m}^{2}}-4m+4-4m~+8=~6~ \\
\Leftrightarrow {{m}^{2}}-8m~+6=~0 \\
\end{array} \\
& \Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& m=4+\sqrt{10} \\
& m=4-\sqrt{10} \\
\end{aligned} \right.\left( tm\left( * \right) \right)\Rightarrow S=\left\{ 4+\sqrt{10};4-\sqrt{10} \right\} \\
\end{aligned}$
Vậy tổng bình phương tất cả các phần tử của tập S bằng 52.
- Viết phương trình hoành độ giao điểm của đường thẳng và đồ thị hàm số.
- Tìm điều kiện của mđể phường trình hoành độ giao điểm có 3 nghiệm phân biệt.
- Áp dụng định lí Vi – et để tìm mối liên hệ giữa các nghiệm của phương trình.
Tìm giá trị của mthỏa mãn BC= $2\sqrt{3}$
Cách giải:
TXĐ : D = $\mathbb{R}$
$d:y=x+m-1$
$\left( C \right):y={{x}^{3}}+\left( m-3 \right){{x}^{2~}}+x~+~1~$
Phương trình hoành độ giao điểm của đường thẳng d và đồ thị ( )C là :
$\begin{aligned}
& \begin{array}{*{35}{l}}
x+m-1={{x}^{3}}+\left( m-3 \right){{x}^{2}}~+x~+~1\left( 1~ \right) \\
\Leftrightarrow {{x}^{3}}+\left( m-3 \right)~{{x}^{2}}-m~+2=~0 \\
\Leftrightarrow \left( {{x}^{3}}-{{x}^{2}} \right)+\left( m-2 \right){{x}^{2}}-\left( m-2 \right)x+\left( m-2 \right)x-\left( m~-2 \right)~=~0~ \\
\Leftrightarrow \left( x-1 \right)\left( {{x}^{2}}~+\left( m-2 \right)x+m~-2 \right)~=~0~ \\
\end{array} \\
& \Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& x=1 \\
& {{x}^{2}}+\left( m-2 \right)x+\left( m-2 \right)=0\left( 2 \right) \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned}$
Đường thẳng d cắt đồ thị hàm số (C) tại 3 điểm phân biệt khi phương trình (1) có 3 nghiệm phân biệt.
Do đó, phương trình (2) phải có 2 nghiệm phân biệt và khác 1.
Suy ra :
$\left\{ \begin{aligned}
& \Delta >0 \\
& {{1}^{2}}+\left( m-2 \right).1+m-2\ne 0 \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{\left( m-2 \right)}^{2}}-4\left( m-2 \right)>0 \\
& 2m-3\ne 0 \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{aligned}
& \left( m-2 \right)\left( m-6 \right)>0 \\
& m\ne \dfrac{3}{2} \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& m>6 \\
& \left\{ \begin{aligned}
& m<2 \\
& m\ne \dfrac{3}{2} \\
\end{aligned} \right.\left( * \right) \\
\end{aligned} \right.$
Khi đó, phương trình (2) có 2 nghiệm phân biệt ${{x}_{1}};{{x}_{2}}$ thỏa mãn $\left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{1}}+{{x}_{2}}=2-m \\
& {{x}_{1}}{{x}_{2}}=m-2 \\
\end{aligned} \right.$
Suy ra $B\left( {{x}_{1}};{{x}_{1}}+m-1 \right);C\left( {{x}_{2}};{{x}_{2}}+m-1 \right)$
Ta có:
BC = $2\sqrt{3}$
$\begin{aligned}
& \begin{array}{*{35}{l}}
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}+{{\left[ \left( {{x}_{2}}+m-1 \right)\left( {{x}_{1}}~+m~-1 \right) \right]}^{2}}={{\left( 2\sqrt{3}~ \right)}^{2}} \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}+{{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}~=12~ \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{2}}-{{x}_{1}} \right)}^{2}}=6~ \\
\Leftrightarrow {{\left( {{x}_{1}}+{{x}_{2}} \right)}^{2}}~-4\left( m~-2 \right)~=~6 \\
\Leftrightarrow {{\left( 2-m \right)}^{2}}~-4\left( m~-2 \right)=~6~ \\
\Leftrightarrow {{m}^{2}}-4m+4-4m~+8=~6~ \\
\Leftrightarrow {{m}^{2}}-8m~+6=~0 \\
\end{array} \\
& \Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& m=4+\sqrt{10} \\
& m=4-\sqrt{10} \\
\end{aligned} \right.\left( tm\left( * \right) \right)\Rightarrow S=\left\{ 4+\sqrt{10};4-\sqrt{10} \right\} \\
\end{aligned}$
Vậy tổng bình phương tất cả các phần tử của tập S bằng 52.
Đáp án C.