Cho đường thẳng y=3x và parabol \(y=2{{x}^{2}}+a\) ( a là tham số thực dương). Gọi \({{S}_{1}}\) và \({{S}_{2}}\) lần lượt là diện tích của 2 hình phẳng được gạch chéo trong hình vẽ bên. Khi \({{S}_{1}}={{S}_{2}}\) thì a thuộc khoảng nào dưới đây?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐáp án A
Xét phương trình tương giao: \(3x=2{{x}^{2}}+a\)
\(\Rightarrow 2{{x}^{2}}-3x+a=0 \left( 1 \right)\)
Để phương trình \(\left( 1 \right)\) có hai nghiệm dương phân biệt \({{x}_{1}},{{x}_{2}}\) (\({{x}_{2}}>{{x}_{1}}>0) \)
\(\Rightarrow \left\{ \begin{align} & \Delta =9-8a>0 \\ & {{x}_{1}}+{{x}_{2}}=\frac{3}{2}>0 \\ & {{x}_{1}}.{{x}_{2}}=\frac{a}{2}>0 \\ \end{align} \right.\Rightarrow 0\)
Ta có: \({{S}_{1}}=\int\limits_{0}^{{{x}_{1}}}{\left( 2{{x}^{2}}-3x+a \right)dx=\left. \left( \frac{2}{3}{{x}^{3}}-\frac{3}{2}{{x}^{2}}+ax \right) \right|_{0}^{{{x}_{1}}}}\)
\(=\frac{2}{3}x_{1}^{3}-\frac{3}{2}x_{1}^{2}+a{{x}_{1}}\)
\({{S}_{2}}=-\int\limits_{{{x}_{1}}}^{{{x}_{2}}}{\left( 2{{x}^{2}}-3x+a \right)dx}\)
\(=\left. -\left( \frac{2}{3}{{x}^{3}}-\frac{3}{2}{{x}^{2}}+ax \right) \right|_{{{x}_{1}}}^{{{x}_{2}}}$$=-\left( \frac{2}{3}x_{2}^{3}-\frac{3}{2}x_{2}^{2}+a{{x}_{2}} \right)+\left( \frac{2}{3}x_{1}^{3}-\frac{3}{2}x_{1}^{2}+a{{x}_{1}} \right)\)
Do \({{S}_{1}}={{S}_{2}}\Rightarrow \frac{2}{3}x_{2}^{3}-\frac{3}{2}x_{2}^{2}+a{{x}_{2}}=0\)
mà \({{x}_{2}}$ là nghiệm của $\left( 1 \right)\) nên \(2x_{2}^{2}-3{{x}_{2}}+a=0\Rightarrow a=-2x_{2}^{2}+3{{x}_{2}}\)
\(\left( 2 \right)\)
\(\Rightarrow \frac{2}{3}x_{2}^{3}-\frac{3}{2}x_{2}^{2}+\left( -2x_{2}^{2}+3{{x}_{2}} \right).{{x}_{2}}=0\)
\(\Leftrightarrow -\frac{4}{3}x_{2}^{3}+\frac{3}{2}x_{2}^{2}=0\)
\(\Rightarrow {{x}_{2}}=\frac{9}{8}\) ( loại nghiệm \({{x}_{2}}=0\))
Thay vào \(\left( 2 \right)$$\Rightarrow a=\frac{27}{32}\in \left( \frac{4}{5};\frac{9}{10} \right)\).