Cho hàm số\(y = {x^3} + (m - 1){x^2} - 3mx + 2m + 1\) có đồ thị $C\left(m\right)$, biết rằng đồ thị\(({C_m})\) luôn đi qua hai điểm cố định\(A,\,B.\) Có bao nhiêu số nguyên dương \(m\)thuộc đoạn \(\left[ { - 2020;2020} \right]\) để \(({C_m})\) có tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(AB\)?

Hàm số được viết lại thành \(\left( {{x^2} - 3x + 2} \right)m + {x^3} - {x^2} + 1 - y = 0.\)

Một điểm \(M\left( {{x_0};{y_0}} \right)\) là điểm cố định của đồ thị hàm số thì phương trình \(\left( {x_0^2 - 3x_0^{} + 2} \right)m + x_0^3 - x_0^2 + 1 - {y_0} = 0\) phải nghiệm đúng với mọi \(m,\) xảy ra khi và chỉ khi \(\left\{ \begin{array}{l}x_0^2 - 3{x_0} + 2 = 0\\x_0^3 - x_0^2 + 1 - {y_0} = 0\end{array} \right. \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}{x_0} = 1;{y_0} = 1\\{x_0} = 2;{y_0} = 5\end{array} \right..\)

Giả sử \(A\left( {1;1} \right),B\left( {2;5} \right) \Rightarrow \overrightarrow {AB} = \left( {1;4} \right)\) khi đó hệ số góc của đường thẳng \(AB\) là \(k = 4.\)

Đặt \(f\left( x \right) = {x^3} + \left( {m - 1} \right){x^2} - 3mx + 2m + 1\)

Để trên đồ thị hàm số có điểm mà tiếp tuyến tại đó vuông góc với đường thẳng \(AB\) thì hệ số góc tại tiếp điểm phải bằng \(k' = - \frac{1}{4}.\) Điều đó xảy ra khi và chỉ khi \(f'\left( x \right) = - \frac{1}{4}\) có nghiệm.

Ta có \(f'\left( x \right) = 3{x^2} + 2\left( {m - 1} \right)x - 3m.\)

Phương trình \(f'\left( x \right) = - \frac{1}{4} \Leftrightarrow 3{x^2} + 2\left( {m - 1} \right)x - 3m = - \frac{1}{4}\left( 1 \right).\)

Phương trình (1) có nghiệm khi \(\Delta ' \ge 0 \Leftrightarrow m \in \left( { - \infty ;\frac{{ - 7 - 4\sqrt 3 }}{2}} \right] \cup \left[ {\frac{{ - 7 + 4\sqrt 3 }}{2}; + \infty } \right).\)

Với \(\frac{{ - 7 + 4\sqrt 3 }}{2} \approx - 0,03\) nên các số nguyên dương \(m \in \left[ { - 2020;2020} \right]\) là \(\left\{ {1;2;3;...;2020} \right\}.\)

Vậy có 2020 số thỏa mãn yêu cầu bài toán.

Đáp án D