Gọi \(M,\,m\) lần lượt là giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số \(y = \dfrac{{\cos x + 2\sin x + 3}}{{2\cos x - \sin x + 4}}.\) Tính \(M.m.\) A.\(\dfrac{4}{{11}}.\) B. \(\dfrac{3}{4}.\) C.\(\dfrac{1}{2}.\) D.\(\dfrac{{20}}{{11}}.\)
Đáp án đúng: A Giải chi tiết:Ta có \(\begin{array}{l}y = \dfrac{{\cos x + 2\sin x + 3}}{{2\cos x - \sin x + 4}} = \dfrac{{\left( {\cos x + 1} \right) + 2\sin x + 2}}{{2\left( {\cos x + 1} \right) - \sin x + 2}} = \dfrac{{2{{\cos }^2}\dfrac{x}{2} + 4\sin \dfrac{x}{2}c{\rm{os}}\dfrac{x}{2} + 2\left( {{{\sin }^2}\dfrac{x}{2} + c{\rm{o}}{{\rm{s}}^2}\dfrac{x}{2}} \right)}}{{4{{\cos }^2}\dfrac{x}{2} - 2\sin \dfrac{x}{2}c{\rm{os}}\dfrac{x}{2} + 2\left( {{{\sin }^2}\dfrac{x}{2} + c{\rm{o}}{{\rm{s}}^2}\dfrac{x}{2}} \right)}}\\\,\,\, = \dfrac{{2{{\cos }^2}\dfrac{x}{2} + 2\sin \dfrac{x}{2}c{\rm{os}}\dfrac{x}{2} + {{\sin }^2}\dfrac{x}{2}}}{{3{{\cos }^2}\dfrac{x}{2} - \sin \dfrac{x}{2}c{\rm{os}}\dfrac{x}{2} + {{\sin }^2}\dfrac{x}{2}}}.\end{array}\) Nếu \(\sin \dfrac{x}{2} = 0\) thì \(y = \dfrac{2}{3}.\) Nếu \(\sin \dfrac{x}{2} \ne 0.\) Ta chia cả tử và mẫu cho \({\sin ^2}\dfrac{x}{2}\) và đặt \(t = \cot an\dfrac{x}{2}\) ta nhận được \(y = \dfrac{{2{t^2} + 2t + 1}}{{3{t^2} - t + 1}},\,\,t \in \left( { - \infty ; + \infty } \right).\) Khi đó ta có \(y\left( {3{t^2} - t + 1} \right) = 2{t^2} + 2t + 1 \Leftrightarrow \left( {3y - 2} \right){t^2} - \left( {y + 2} \right)t + y - 1 = 0\,\,\left( 2 \right).\) Với \(y \ne \dfrac{2}{3}\) thì \(\left( 2 \right)\) là phương trình bậc hai đối với biến \(t,\) nên có nghiệm khi và chỉ khi \(\begin{array}{l}\,\,\,\,\,\,\,\Delta = {\left( {y + 2} \right)^2} - 4\left( {3y - 2} \right)\left( {y - 1} \right) \ge 0 \Leftrightarrow - 11{y^2} + 24y - 4 \ge 0 \Leftrightarrow 11{y^2} - 24y + 4 \le 0\\ \Leftrightarrow \left( {11y - 2} \right)\left( {y - 2} \right) \le 0 \Leftrightarrow \dfrac{2}{{11}} \le y \le 2.\end{array}\) Với \(y = 2\) thay vào phương trình \(\left( 2 \right)\) ta có \(4{t^2} - 4t + 1 = 0 \Leftrightarrow t = \dfrac{1}{2}.\) Với \(y = \dfrac{2}{{11}}\) thay vào phương trình \(\left( 2 \right)\) ta có \( - \dfrac{{16}}{{11}}{t^2} - \dfrac{{24}}{{11}}t - \dfrac{9}{{11}} = 0 \Leftrightarrow t = - \dfrac{3}{4}.\) Vậy giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của \(y\) tương ứng là \(M = 2,\,m = \dfrac{2}{{11}}.\) Do đó \(M.m = \dfrac{4}{{11}}.\) Chọn A.