Question

[Đỗ Đức Huy]

Tìm m để đồ thị hàm số \(y=2x^3-9x^2+12x+m\) có các điểm cực đại, cực tiểu cùng với gốc tọa độ O tạo thành một tam giác có chu vi nhỏ nhất.

Answer 1

[Phạm Thái Dương]

Ta có \(y'=6x^2-18x+12;y'=0\Leftrightarrow x^2-3x+2=0\Leftrightarrow x=1\) hoặc \(x=2\)

\(\Rightarrow y=5+m\) hoặc \(y=4+m\)

Gọi \(A\left(1;5+m\right);B\left(2;4+m\right)\) là 2 điểm cực trị của đồ thị hàm số

Ta có : \(\overrightarrow{AB}=\left(1;-1\right);\overrightarrow{OA}=\left(1;5+m\right)\). A, B, O không thẳng hàng khi và chỉ khi vectơ \(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{OA}\) không cùng phương khi và chỉ khi \(5+m\ne-1\Leftrightarrow m\ne-6\)(*)

Ta có : \(OA=\sqrt{1+\left(5+m\right)^2};OB=\sqrt{4+\left(4+m\right)^2};AB=\sqrt{2}\)

Chu vi tam giác OAB :

\(P_{OAB}=OA+OB+AB=\sqrt{1+\left(5+m\right)^2}+\sqrt{4+\left(4+m\right)^2}+\sqrt{2}\)

\(P_{OAB}\) đạt giá trị nhỏ nhất khi và chỉ khi \(\sqrt{1+\left(5+m\right)^2}+\sqrt{4+\left(4+m\right)^2}\) đạt giá trị nhỏ nhất

Đặt \(u'\left(1;5-m\right);v'\left(2;4+m\right)\) ta có :

\(\left|\overrightarrow{u'}\right|+\left|\overrightarrow{v'}\right|=\sqrt{1+\left(-5+m\right)^2}+\sqrt{4+\left(4+m\right)^2}=\sqrt{1+\left(5+m\right)^2}+\sqrt{4+\left(4+m\right)^2}\)

Mặt khác \(\left|\overrightarrow{u'}\right|+\left|\overrightarrow{v'}\right|\ge\left|\overrightarrow{u'}+\overrightarrow{v'}\right|\Rightarrow\sqrt{1+\left(-5+m\right)^2}+\sqrt{4+\left(4+m\right)^2}\ge\sqrt{3^2+\left(-1\right)^2}=\sqrt{10}\)

Dấu "=" xảy ra khi và chỉ khi \(\left|\overrightarrow{u'}\right|;\left|\overrightarrow{v'}\right|\) cùng hướng 

\(\Leftrightarrow0< \frac{1}{2}=\frac{-5-m}{4+m}\Leftrightarrow m=-\frac{14}{3}\) (thỏa mãn (*))

Vậy với \(m=-\frac{14}{3}\) thì đồ thị hàm số (1) có các điểm cực đại, cực tiểu cùng gốc tọa độ O tạo thành một tam giác có chu vi nhỏ nhất.