Có bao nhiêu số nguyên m để phương trình \({\log _3}\left( {{3^x} + m} \right) = {\log _5}\left( {{3^x} - {m^2}} \right)\) có nghiệm? A.\(3\) B.\(4\) C.\(2\) D.\(5\)
Giải chi tiết:ĐKXĐ: \(\left\{ \begin{array}{l}{3^x} + m > 0\\{3^x} - {m^2} > 0\end{array} \right.\). Đặt \(t = {\log _3}\left( {{3^x} + m} \right) = {\log _5}\left( {{3^x} - {m^2}} \right)\) ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{3^x} + m = {3^t}\\{3^x} - {m^2} = {5^t}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{3^x} = {3^t} - m\\{3^x} = {5^t} + {m^2}\end{array} \right.\) \(\begin{array}{l} \Rightarrow {3^t} - m = {5^t} + {m^2}\\ \Leftrightarrow {3^t} - {5^t} = {m^2} + m\,\,\left( * \right)\end{array}\) Đặt \(f\left( t \right) = {3^t} - {5^t}\) ta có \(\begin{array}{l}f'\left( t \right) = {3^t}\ln 3 - {5^t}\ln 5 = 0\\ \Leftrightarrow {3^t}\ln 3 = {5^t}\ln 5\\ \Leftrightarrow {\left( {\dfrac{5}{3}} \right)^t} = \dfrac{{\ln 3}}{{\ln 5}} = {\log _5}3\\ \Leftrightarrow t = {\log _{\dfrac{5}{3}}}\left( {{{\log }_5}3} \right) = {t_0}\end{array}\) BBT:
Dựa vào BBT ta thấy phương trình (*) có nghiệm khi và chỉ khi \({m^2} + m \le f\left( {{t_0}} \right) \approx 0,14\). Mà \(m \in \mathbb{Z} \Rightarrow m \in \left\{ { - 1;0} \right\}\). Vậy có 2 giá trị của m thỏa mãn yêu cầu bài toán. Chọn C.