Câu hỏi:
Có bao nhiêu số nguyên m để hàm số \(f\left( x \right) = m\left( {2020 + x - 2\cos x} \right) + \sin x - x\) nghịch biến trên \(\mathbb{R}\)?
Phương pháp giải:
- Tính đạo hàm của hàm số.
- Để hàm số nghịch biến trên \(\mathbb{R}\) thì \(f'\left( x \right) \le 0\,\,\forall x \in \mathbb{R}\) \( \Leftrightarrow \max f'\left( x \right) \le 0\,\,\forall x \in \mathbb{R}\).
- Sử dụng kết quả: \( - \sqrt {{a^2} + {b^2}} \le a\sin x + b\cos x \le \sqrt {{a^2} + {b^2}} \).
- Giải bất phương trình chứa căn: \(\sqrt A \le B \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}B \ge 0\\A \le {B^2}\end{array} \right.\).
Lời giải chi tiết:
\(\begin{array}{l}\,\,\,\,\,\,\,f\left( x \right) = m\left( {2020 + x - 2\cos x} \right) + \sin x - x\\ \Rightarrow f'\left( x \right) = 2m\sin x + \cos x + m - 1\end{array}\)
Để hàm số nghịch biến trên \(\mathbb{R}\) thì \(f'\left( x \right) \le 0,\,\forall x\) (bằng 0 tại hữu hạn điểm) (*)
Ta có:
\(\begin{array}{l} - \sqrt {4{m^2} + 1} \le 2m\sin x + \cos x \le \sqrt {4{m^2} + 1} \\ \Leftrightarrow - \sqrt {4{m^2} + 1} + m - 1 \le 2m\sin x + \cos x + m - 1 \le \sqrt {4{m^2} + 1} + m - 1\end{array}\)
Khi đó: (*) tương đương: \(\max f'\left( x \right) \le 0\,\,\forall x \in \mathbb{R}\).
\(\begin{array}{l}\,\,\,\,\,\,\sqrt {4{m^2} + 1} + m - 1 \le 0\\ \Leftrightarrow \sqrt {4{m^2} + 1} \le 1 - m\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}m \le 1\\4{m^2} + 1 \le 1 - 2m + {m^2}\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}m \le 1\\3{m^2} + 2m \le 0\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}m \le 1\\ - \dfrac{2}{3} \le m \le 0\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow - \dfrac{2}{3} \le m \le 0\end{array}\)
Mà \(m\) là số nguyên \( \Rightarrow m = 0\).
Vậy có 1 giá trị nguyên của \(m\) thỏa mãn.
Chọn C.