Cho bất phương trình bất phương trình \({\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left( {{x^2} + 1} \right) \le {\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left( {m{x^2} + 4x + m} \right) + 1\) với \(m\) là tham số thực.

Số giá trị nguyên của tham số \(m\) để bất phương trình nghiệm đúng với mọi \(x\) thuộc \(\mathbb{R}\) là

Đáp án đúng là B

Phương pháp giải

Đưa về bất phương trình logarit cùng cơ số rồi đưa về hệ bất phương trình bậc hai một ẩn.

Lời giải

Ta có:

\({\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left( {{x^2} + 1} \right) \le {\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left( {m{x^2} + 4x + m} \right) + 1\)

\( \Leftrightarrow {\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left( {{x^2} + 1} \right) \le {\rm{lo}}{{\rm{g}}_{0,2}}\left[ {\frac{1}{5}\left( {m{x^2} + 4x + m} \right)} \right]\)

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{1}{5}\left( {m{x^2} + 4x + m} \right) \le {x^2} + 1}\\{m{x^2} + 4x + m > 0}\end{array}} \right.\) với \(\forall x \in \mathbb{R}\)

Xét \(\left( {m - 5} \right){x^2} + 4x + m - 5 \le 0,\forall x \in \mathbb{R}\).

Vơi \(m = 5\), thay vào (1) ta thấy không thoả mãn.

Với \(m \ne 5\) ta có \(\left( 1 \right) \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m - 5 < 0}\\{4 - {{(m - 5)}^2} \le 0}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m < 5}\\{\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{m > 7}\\{m \le 3}\end{array} \Leftrightarrow m \le 3} \right.}\end{array}} \right.} \right.\)

Xét \(m{x^2} + 4x + m > 0,\forall x \in \mathbb{R}\).

Với \(m = 0\), thay vào (2) ta thấy không thoả mãn.

Với \(m \ne 0\) ta có (2) \( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m > 0}\\{4 - {m^2} < 0}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m > 0}\\{\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{m > 2}\\{m < - 2}\end{array}} \right.}\end{array} \Leftrightarrow m > 2} \right.} \right.\)

Từ (3) và (4), suy ra \(\left( I \right) \Leftrightarrow 2 < m \le 3\).

Vậy có 1 giá trị nguyên \(m = 3\) thoả mãn yêu cầu bài toán.