Khai triển biểu thức \({\left( {a + bx} \right)^4}\), viết các số hạng theo thứ tự bậc của \(x\) tăng dần, nhận được biểu thức gồm hai số hạng đầu tiên là \(16 - 96x\). Tính \(S = {a^2} + {b^2}\)

Ta có:

Gắn hệ trục tọa độ \(Oxy\) như hình vẽ, chiếc cổng là 1 phần của parabol \(\left( P \right)\): \(y = a{x^2} + bx + c\) với \(a < 0\).

Do parabol \(\left( P \right)\) đối xứng qua trục tung nên có trục đối xứng \(x = 0 \Rightarrow  - \frac{b}{{2a}} = 0 \Leftrightarrow b = 0\).

Chiều cao của cổng parabol là \(4{\rm{m}}\) nên tọa độ đỉnh của \(\left( P \right)\) là \(G\left( {0;4} \right)\).

Thế vào \(\left( P \right)\) ta được:\(4 = a{.0^2} + b.0 + c\, \Rightarrow c = 4\)\( \Rightarrow \left( P \right)\): \(y = a{x^2} + 4\)

Kích thước cửa ở giữa là \(3{\rm{m}} \times 4{\rm{m}}\) nên \(E\left( {2;3} \right) \in \left( P \right)\) \( \Rightarrow 3 = a{.2^2} + 4 \Leftrightarrow a =  - \frac{1}{4}\).

Vậy \(\left( P \right)\): \(y =  - \frac{1}{4}{x^2} + 4\).

\(A\) và \(B\) là giao điểm của \(\left( P \right)\) và trục hoành.

Phương trình hoành độ giao điểm của \(\left( P \right)\) và trục hoành:

\( - \frac{1}{4}{x^2} + 4 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 4\\x =  - 4\end{array} \right.\) nên \(A\left( { - 4;0} \right)\), \(B\left( {4;0} \right)\) hay \(AB = 8\)\[{\rm{m}}\]

Ta có: \[f\left( x \right) = {x^2} - 2\left( {2m - 3} \right)x + 4m - 3 > 0,\forall x \in \mathbb{R}\]

\[ \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a > 0}\\{\Delta ' < 0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{1 > 0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,}\\{{{\left( {2m - 3} \right)}^2} - \left( {4m - 3} \right) < 0}\end{array}} \right.\]\[ \Leftrightarrow 4{m^2} - 16m + 12 < 0\]\[ \Leftrightarrow 1 < m < 3\].

Vậy chỉ có một giá trị nguyên \(m = 2\) thỏa mãn yêu cầu bài toán.