Question Number 152208 by SOMEDAVONG last updated on 26/Aug/21
$$\mathrm{1}.\mathrm{for}\:\forall\mathrm{x}>\mathrm{0}.\mathrm{find}\:\mathrm{the}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\:\mathrm{m}\:\mathrm{to}\: \\ $$$$\mathrm{1}+\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\geqslant\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{mx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4x}+\mathrm{m}\right)\:\mathrm{verify}\:\forall\mathrm{x}. \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 26/Aug/21
$$\mathrm{1}+\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\geqslant\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{mx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4x}+\mathrm{m}\right)\: \\ $$$$\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \mathrm{5}\:+\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\geqslant\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{mx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4x}+\mathrm{m}\right)\: \\ $$$$\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\:\mathrm{5}\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\:\right)\geqslant\mathrm{log}_{\mathrm{5}} \left(\mathrm{mx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4x}+\mathrm{m}\right)\: \\ $$$$\mathrm{5}\left(\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\geqslant\mathrm{mx}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4x}+\mathrm{m} \\ $$$$\left(\mathrm{5}−\mathrm{m}\right)\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4x}+\mathrm{5}−\mathrm{m}\geqslant\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{Continue}…. \\ $$
Commented by SOMEDAVONG last updated on 26/Aug/21
$$\mathrm{Thanks}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by 1549442205PVT last updated on 26/Aug/21
$${Put}\:{f}\left({x}\right)=\left(\mathrm{5}−{m}\right){x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{x}+\mathrm{5}−{m} \\ $$$$\left.{i}\right){For}\:{m}=\mathrm{5}\:{we}\:{get}\:−\mathrm{4}{x}\geqslant\mathrm{0}\Leftrightarrow{x}\leqslant\mathrm{0},{so}\:{it}\:{is}\:{rejected} \\ $$$$\left.{ii}\right){For}\:{m}<\mathrm{5}\:{f}\left({x}\right)\geqslant\mathrm{0}\forall{x}>\mathrm{0}\:{if}\:{and}\:{only}\:{if}\: \\ $$$$\:\left[_{{f}\left({x}\right){have}\:{has}\:{two}\:{roots}\:{x}_{\mathrm{1}} \leqslant{x}_{\mathrm{2}} \leqslant\mathrm{0}\left(\mathrm{2}\right)} ^{\bigtriangleup'=\mathrm{4}+{m}\left(\mathrm{5}−{m}\right)<\mathrm{0}\left(\mathrm{1}\right)} \right. \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right)\Leftrightarrow−{m}^{\mathrm{2}} +\mathrm{5}{m}+\mathrm{4}<\mathrm{0}\Leftrightarrow{m}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{m}−\mathrm{4}>\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow{m}\in\left(−\infty,\frac{\mathrm{5}−\sqrt{\mathrm{41}}}{\mathrm{2}}\right)\cup\left(\frac{\mathrm{5}+\sqrt{\mathrm{41}}}{\mathrm{2}},\infty\right) \\ $$$${Combining}\:{to}\:{the}\:{condition}\:{m}<\mathrm{5}\:{we}\:{get} \\ $$$${m}\in\left(−\infty,\frac{\mathrm{5}−\sqrt{\mathrm{41}}}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\Leftrightarrow\begin{cases}{\bigtriangleup'\geqslant\mathrm{0}}\\{\frac{{x}_{\mathrm{1}} +{x}_{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{5}−{m}}\leqslant\mathrm{0}}\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}{{m}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5}{m}−\mathrm{4}\leqslant\mathrm{0}}\\{{m}\geqslant\mathrm{5}\:{this}\:{is}\:{contradiction}\:{to}\:{the}\:{hypothesis}\:{that}\:{m}<\mathrm{5}}\end{cases} \\ $$$$.{Hence}\:{this}\:{case}\:{don}'{t}\:{occur} \\ $$$$\left.{ii}\right){For}\:{m}>\mathrm{5}\:{don}'{t}\:{exist}\:{m} \\ $$