Cho hàm số \[y = {x^3} - m{x^2} - {m^2}x + 8.\] Có bao nhiêu giá trị m nguyên để hàm số có điểm cực tiểu nằm hoàn toàn phía bên trên trục hoành?

Phương pháp giải:

- Giải phương trình \[y' = 0\] xác định các giá trị cực trị theo m.

- Chia các TH, tìm các giá trị cực tiểu tương ứng và giải bất phương trình \[{y_{CT}} < 0\].

Giải chi tiết:

Ta có \[y' = 3{x^2} - 2mx - {m^2}\]; \[y' = 0\] có \[\Delta ' = {m^2} + 3{m^2} = 4{m^2} \ge 0{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \forall m\].

Để hàm số có cực tiểu, tức là có 2 điểm cực trị thì phương trình \[y' = 0\] phải có 2 nghiệm phân biệt \[ \Rightarrow m \ne 0\]

Khi đó ta có \[y' = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = \frac{{m + 2m}}{3} = m \Rightarrow y = - {m^3} + 8}\\{x = \frac{{m - 2m}}{3} = - \frac{m}{3} \Leftrightarrow y = \frac{{5{m^3}}}{{27}} + 8}\end{array}} \right.\]

Khi đó yêu cầu bài toán \[ \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m >0}\\{{y_{CT}} = - {m^3} + 8 >0 \Leftrightarrow m < 2}\end{array}} \right.}\\{\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{m < 0}\\{{y_{CT}} = \frac{{5{m^3}}}{{27}} + 8 >0 \Leftrightarrow m >- \frac{6}{{\sqrt[3]{5}}}}\end{array}} \right.}\end{array}} \right.\]\[ \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{0 < m < 2}\\{ - \frac{6}{{\sqrt[3]{5}}} < m < 0}\end{array}} \right.\]

Lại có \[m \in \mathbb{Z} \Rightarrow m \in \left\{ { - 3; - 2; - 1;1} \right\}\]. Vậy có 4 giá trị của mthỏa mãn yêu cầu bài toán.