Tìm m để phương trình : $ { x ^ 4 }-(3m+5){ x ^ 2 }+{{(m+1)}^ 2 }=0 $ có bốn nghiệm lập thành một cấp số cộng ? A.$ m=2 $ B.$ m=3 $ C.$ m=4 $ D.$ m=5 $
Đáp án đúng: D Giả sử bốn nghiệm phân biệt của phương trình : $ { x _ 1 },{ x _ 2 },{ x _ 3 },{ x _ 4 } $
Đặt $ { x ^ 2 }=y\ge 0 $ , ta được phương trình:
$ { y ^ 2 }-(3m+5)y+{{(m+1)}^ 2 }=0 $ (1)
Ta phải tìm m sao cho (1) có hai nghiệm dương phân biệt: $ 0 < { y _ 1 } < { y _ 2 }, $ Khi đó thì (1) có bốn nghiệm là: $ { x _ 1 }=-\sqrt{{ y _ 2 }},{ x _ 2 }=-\sqrt{{ y _ 1 }},{ x _ 3 }=\sqrt{{ y _ 1 }},{ x _ 4 }=\sqrt{{ y _ 2 }} $ (Rõ ràng $ { x _ 1 } < { x _ 2 } < { x _ 3 } < { x _ 4 } $ )
Theo đầu bài thì bốn nghiệm lập thành cấp số cộng , nên :
$ \left\{ \begin{align} & { x _ 1 }+{ x _ 3 }=2{ x _ 2 } \\ & { x _ 4 }+{ x _ 2 }=2{ x _ 3 } \\ \end{align} \right.\Leftrightarrow \sqrt{{ y _ 1 }}-\sqrt{{ y _ 2 }}=-2\sqrt{{ y _ 1 }}\Rightarrow 3\sqrt{{ y _ 1 }}=\sqrt{{ y _ 2 }}\Leftrightarrow 9{ y _ 1 }={ y _ 2 } $ (*)
Áp dụng vi-ét cho phương trình (1) ta có hệ:
$ \left\{ \begin{align} & \Delta ={{(3m+5)}^ 2 }-4{{(m+1)}^ 2 } > 0 \\ & S={ y _ 1 }+{ y _ 2 }=10{ y _ 1 }=3m+5 \\ & P={ y _ 1 }{ y _ 2 }=9y_ 1 ^ 2 ={{(m+1)}^ 2 } \\ \end{align} \right.\Leftrightarrow m=5 $