Trong cuộc thi 2 môn phối hợp gồm chèo thuyền và chạy bộ. Các vận động viên sẽ chèo thuyền từ điểm xuất phát \(A\)cách bờ \(BC\)\(6km\) sau đó đến bờ tại một vị trí \(D\) bất kì rồi chạy về đích \(C\),(xem hình minh họa). Biết rằng quãng đường trên bờ \(BC = 15km\), vận tốc chèo thuyền của một vận động viên \(X\)là \(8km/h\) và vận tốc chạy trên bờ là \(16km/h\)

Hỏi \(X\) nên chèo thuyền về bờ tại vị trí \(D\) cách đích \(C\) là bao nhiêu để tổng thời gian về đích là sớm nhất.

a)  Khi \(m = 0\) thì giá trị nhỏ nhất của hàm số trên khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\) bằng \(2\).

Thay \(m = 0\)vào \(y = \frac{{{x^2} + mx + 1}}{{x + m}}\), ta có \(y = \frac{{{x^2} + 1}}{x} \Rightarrow y' = \frac{{{x^2} - 1}}{{{x^2}}} = 0 \Leftrightarrow {x^2} - 1 = 0\)\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 1\\x =  - 1 \notin \left( {0; + \infty } \right)\end{array} \right.\).

            b)  Ta có \(y = \frac{{{x^2} + mx + 1}}{{x + m}} \Rightarrow y' = \frac{{{x^2} + 2mx + {m^2} - 1}}{{{{(x + m)}^2}}}\).

\( + y' = 0\)\( \Leftrightarrow {x^2} + 2mx + {m^2} - 1 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - m - 1;\,(\,x \ne  - m)\\x =  - m + 1;\,(\,x \ne  - m)\end{array} \right.\).

 \( \Rightarrow y' = 0\) luôn có 2 nghiệm phân biệt thỏa mãn \(x \ne  - m,\,\,\forall m\). Vậy hàm số luôn có 2 cực trị.

c) \( + y' = 0\)\( \Leftrightarrow {x^2} + 2mx + {m^2} - 1 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - m - 1\\x =  - m + 1\end{array} \right.\).

Ta có bảng biến thiên:

Từ bảng biến thiên ta có: \(\mathop {max}\limits_{\left( { - \infty ; - m} \right)} y =  - 2 - m\,\,;\,\,\,\,\,\mathop {\min }\limits_{\left( { - m; + \infty } \right)} y = 2 - m \Rightarrow \mathop {\min }\limits_{\left( { - m; + \infty } \right)} y - \mathop {{\mathop{\rm m}\nolimits} ax}\limits_{\left( { - \infty ; - m} \right)} y = 4\).

d) Khi \(m =  - 3\)thay vào \(y = \frac{{{x^2} + mx + 1}}{{x + m}}\), ta có \(y = \frac{{{x^2} - 3x + 1}}{{x - 3}}\).

            + Hàm số \(y = \frac{{{x^2} - 3x + 1}}{{x - 3}}\) là hàm phân thức hữu tỉ, liên tục trên các khoảng \(\left( { - \infty ;3} \right)\) và \(\left( {3; + \infty } \right)\).

            Mặt khác \(\left[ { - 1;2} \right] \subset \left( { - \infty ;3} \right) \Rightarrow \)hàm số liên tục trên đoạn \(\left[ { - 1;2} \right]\).

            + Ta có \(y' = \frac{{{x^2} - 6x + 8}}{{{{(x - 3)}^2}}} > 0\,\,\forall x \in \left( { - 1;2} \right)\) và \(y(2) = 1\).

Vì hàm số tăng trên \(\left( { - 1;2} \right)\) nên hàm số đạt giá trị lớn nhất \(\mathop {max}\limits_{\left[ { - 1;2} \right]} y = y(2) = 1\).

Dựa vào đồ thị hàm số suy ra

a) \(m =  - 4\).

b) \(M = 0\).

c)\(M + m = 0 + ( - 4) =  - 4\).

d) Với \(\forall x \in \left[ { - 1\,;\, + \infty } \right)\), ta có: \(f\left( x \right) \le 0 \Rightarrow f\left( x \right) + 4 \le 4\) và \(f\left( x \right) + 4 = 4 \Leftrightarrow f\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - 1\\x = 2\end{array} \right.\)

Vậy, giá trị lớn nhất của hàm số \(y = f\left( x \right) + 4\) trên nửa khoảng \(\left[ { - 1\,;\, + \infty } \right)\) là \(4\).