Có bao nhiêu số nguyên \(x\) sao cho ứng với mỗi \(x\) có không quá \(127\) số nguyên \(y\) thỏa mãn \({\log _3}\left( {{x^2} + y} \right) \ge {\log _2}\left( {x + y} \right)\) A.\(89\). B.\(46\). C.\(45\). D.\(90\).
Đáp án đúng: D Phương pháp giải: Đặt \(t = x + y\) sau đó đưa về xét hàm \(f\left( t \right) = {\log _3}\left( {{x^2} - x + t} \right) - {\log _2}t\) với \(t \ge 1.\)Giải chi tiết:+ Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}x + y > 0\\x,\,\,y \in \mathbb{Z}\end{array} \right. \Rightarrow x + y \ge 1\). + Đặt \(t = x + y\), \(t \ge 1,\,\,t \in \mathbb{N}\). Bất phương trình đã cho trở thành: \({\log _3}\left( {{x^2} - x + t} \right) - {\log _2}t \ge 0\). Xét hàm số \(f\left( t \right) = {\log _3}\left( {{x^2} - x + t} \right) - {\log _2}t\), \(t \ge 1\). \(f'\left( t \right) = \dfrac{1}{{\left( {{x^2} - x + t} \right)\ln 3}} - \dfrac{1}{{t\ln 2}}\). Với \(x \in \mathbb{Z}\) , ta có \({x^2} - x \ge 0 \Rightarrow {x^2} - x + t \ge t \ge 1\)\( \Rightarrow 0 < \dfrac{1}{{{x^2} - x + t}} \le \dfrac{1}{t}\). Mặt khác \(\dfrac{1}{{\ln 3}} < \dfrac{1}{{\ln 2}}\) . Suy ra \(f'\left( t \right) = \dfrac{1}{{\left( {{x^2} - x + t} \right)\ln 3}} - \dfrac{1}{{t\ln 2}} < 0,\,\,\forall t \ge 1\). Suy ra hàm số \(f\left( t \right)\) nghịch biến trên khoảng \(\left( {1;\,\, + \infty } \right)\). Bảng biến thiên:
+ Với mỗi \({x_0} \in \mathbb{Z}\) , có không quá \(127\) giá trị \(y\) thỏa mãn yêu cầu bài toán \( \Leftrightarrow \) Có không quá \(127\) giá trị của \(t\) thỏa mãn \(f\left( t \right) \ge 0,\,\,\left( {t \in \mathbb{N}} \right)\) \( \Leftrightarrow \)\(f\left( {128} \right) < 0 \Leftrightarrow {\log _3}\left( {{x^2} - x + 128} \right) - {\log _2}128 < 0\) \( \Leftrightarrow {x^2} - x + 128 - {3^7} < 0\) \( \Leftrightarrow - 44 \le x \le 45\)(vì \(x \in \mathbb{Z}\)). Vậy có \(90\) giá trị nguyên của \(x\) thỏa mãn yêu cầu bài toán. Chọn D.