Có bao nhiêu số nguyên âm \(m \) để hàm số \(y= \frac{1}{3}{{ \cos }^{3}}x-4 \cot x- \left( m+1 \right) \cos x \) đồng biến trên khoảng \( \left( 0; \pi \right) \)? A.\(5\). B. \(2\). C. vô số. D.\(3\).
Đáp án đúng: A Giải chi tiết:Ta có: \({y}'=-{{\cos }^{2}}x.\sin x+\frac{4}{{{\sin }^{2}}x}+\left( m+1 \right).\sin x={{\sin }^{3}}x+\frac{4}{{{\sin }^{2}}x}+m.\sin x\). Hàm số đồng biến trên \(\left( 0;\pi \right)\) khi và chỉ khi \({y}'\ge 0,\ \forall x\in \left( 0;\pi \right).\) \(\Leftrightarrow {{\sin }^{3}}x+\frac{4}{{{\sin }^{2}}x}+m.\sin x\ge 0,\ \forall x\in \left( 0;\pi \right)\Leftrightarrow {{\sin }^{2}}x+\frac{4}{{{\sin }^{3}}x}\ge -m,\ \forall x\in \left( 0;\pi \right)\ \ \ \ \left( 1 \right)\) Xét hàm số: \(g\left( x \right)={{\sin }^{2}}x+\frac{4}{{{\sin }^{3}}x}\), trên khoảng \(\left( 0;\pi \right)\). Có \({g}'\left( x \right)=2\sin x.\cos x-\frac{12\cos x}{{{\sin }^{4}}x}=2\cos x.\frac{{{\sin }^{5}}x-6}{{{\sin }^{4}}x}\Rightarrow {g}'\left( x \right)=0\Leftrightarrow x=\frac{\pi }{2}\in \left( 0;\pi \right).\) Do đó \(\left( 1 \right)\Leftrightarrow -\,m\le \underset{x\in \left( 0;\pi \right)}{\mathop{\min }}\,g\left( x \right)\Leftrightarrow -\,m\le 5\Leftrightarrow m\ge -\,5.\) Kết hợp \(m\) nguyên âm nên \(m\in \left\{ -\,5;-\,4;-\,3;-\,2;-\,1 \right\}\). Vậy có \(5\) giá trị của \(m\) thỏa mãn. Chọn A