Để tìm các giá trị thực của tham số m sao cho đường thẳng y = m cắt đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4| tại đúng 4 điểm phân biệt, chúng ta cần giải bài toán hệ phương trình.
Đầu tiên, ta xác định các điểm giao nhau giữa đường thẳng y = m và đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4|. Điều này đồng nghĩa với việc giải phương trình:
m = x^2 |x^2 – 4|
Bước tiếp theo, ta xác định số lượng và vị trí các điểm giao nhau. Để đường thẳng cắt đồ thị hàm số tại đúng 4 điểm phân biệt, ta cần xét 3 trường hợp sau:
1. Trường hợp không có điểm giao nhau:
Trong trường hợp này, không có giá trị nào của m thỏa mãn điều kiện.
2. Trường hợp có 2 điểm giao nhau:
Trong trường hợp này, cả hai điểm giao nhau phải nằm trên đoạn xác định của hàm số y = x^2 |x^2 – 4|. Điều này có nghĩa là các giá trị của m sẽ tạo ra hai điểm giao nhau tại các điểm cực trị của hàm số và nằm giữa chúng.
3. Trường hợp có 4 điểm giao nhau:
Trong trường hợp này, 4 điểm giao nhau sẽ nằm trên đoạn xác định của hàm số y = x^2 |x^2 – 4|. Điều này chỉ xảy ra khi đường thẳng y = m đi qua hai điểm cực trị và hai điểm giao giữa các cực trị và trục x.
Giờ ta sẽ đi giải từng trường hợp.
1. Trường hợp không có điểm giao nhau:
Trong trường hợp này, không có giá trị nào của m thỏa mãn điều kiện.
2. Trường hợp có 2 điểm giao nhau:
Ta giải phương trình m = x^2 |x^2 – 4| để tìm hai điểm giao nhau. Điều kiện để có hai điểm giao nhau là phương trình này có duy nhất hai nghiệm phân biệt. Đồng thời, hai nghiệm này phải nằm trên đoạn xác định của hàm số y = x^2 |x^2 – 4|.
Để tìm các giá trị của m, ta ti
ến hành giải phương trình như sau:
- Nếu x^2 – 4 ≥ 0:
Khi đó phương trình trở thành m = x^2 (x^2 – 4) và x^2 – 4 > 0.
Giải phương trình x^2 – 4 = 0, ta được hai nghiệm x = -2 và x = 2.
Đặt điểm giao nhau thứ nhất là (a, m) và điểm giao nhau thứ hai là (b, m).
Ta cần xét trường hợp 1: a < -2 và b > 2, và trường hợp 2: a < -2 < b < 2.
- Trường hợp 1: a < -2 và b > 2:
Với a < -2, ta thử một giá trị m bất kỳ trong khoảng (-∞, +∞) và kiểm tra xem đường thẳng y = m có cắt đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4| tại đúng hai điểm phân biệt (a, m) và (b, m) hay không. Nếu đúng, giá trị m này thỏa mãn yêu cầu.
- Trường hợp 2: a < -2 < b < 2:
Với a < -2 < b < 2, ta thử một giá trị m bất kỳ trong khoảng (-∞, 0) và kiểm tra xem đường thẳng y = m có cắt đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4| tại đúng hai điểm phân biệt (a, m) và (b, m) hay không. Nếu đúng, giá trị m này thỏa mãn yêu cầu.
- Nếu x^2 – 4 < 0:
Khi đó phương trình trở thành m = x^2 (4 – x^2) và x^2 – 4 < 0.
Điều kiện này không có nghiệm thỏa mãn vì x^2 – 4 < 0 không có nghiệm thực.
Vì vậy, không có giá trị m nào thỏa mãn điều kiện trong trường hợp này.
3. Trường hợp có 4 điểm giao nhau:
Ta giải phương trình m = x^2 |x^2 – 4| để tìm bốn điểm giao nhau. Điều kiện để có bốn điểm giao nhau là phương trình này có duy nhất bốn nghiệm phân biệt. Đồng thời, bốn nghiệm này phải nằm trên đoạn xác định của hàm số y = x^2 |x^2 – 4|.
Để tìm các giá trị của m, ta tiến hành giải phương trình như sau:
- Nếu x^2 – 4 ≥ 0:
Khi đó phương trình trở thành m = x^2 (x^2 – 4) và x^2 – 4 > 0.
Giải phương trình x^2 – 4 = 0, ta được hai nghiệm x = -2 và x = 2.
Đặt điểm giao nhau thứ nhất là (a, m), điểm giao nhau thứ hai là (b, m), điểm giao nhau thứ ba là (-a, m), và điểm giao nhau thứ tư là (-b, m).
Ta cần xét trường hợp: a < -2 < 0 < 2 < b.
Với a < -2 < 0 < 2 < b, ta thử một giá trị m bất kỳ trong khoảng (-∞, +∞) và kiểm tra xem đường thẳng y = m có cắt đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4| tại đúng bốn điểm phân biệt (a, m), (b, m), (-a, m), và (-b, m) hay không. Nếu đúng, giá trị m này thỏa mãn yêu cầu.
- Nếu x^2 – 4 < 0:
Khi đó phương trình trở thành m = x^2 (4 – x^2) và x^2 – 4 < 0.
Điều kiện này không có nghiệm thỏa mãn vì x^2 – 4 < 0 không có nghiệm thực.
Vì vậy, không có giá trị m nào thỏa mãn điều kiện trong trường hợp này.
Tóm lại, các giá trị thực của tham số m để đường thẳng y = m cắt đồ thị hàm số y = x^2 |x^2 – 4| tại đúng 4 điểm phân biệt là các giá trị m thuộc khoảng (-∞, 0) trong trường hợp có 2 điểm giao nhau và khoảng (-∞, +∞) trong trường hợp có 4 điểm giao nhau.