Cho hàm số \(y={{x}^{2}}\) có đồ thị \(\left( C \right)\), biết rằng tồn tại hai điểm A,B thuộc đồ thị \(\left( C \right)\) sao cho tiếp tuyến tại A,B và đường thẳng vuông góc với hai tiếp tuyến tại A,B tạo thành một hình chữ nhật \(\left( H \right)\) có chiều dài gấp đôi chiều rộng. Gọi \({{S}_{1}}\) là diện tích giới hạn bởi đồ thị \(\left( C \right)\) và hai tiếp tuyến, \(S{{}_{2}}\) là diện tích hình chữ nhật \(\left( H \right)\). Tính tỉ số \(\frac{{{S}_{1}}}{{{S}_{2}}}\)?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐặt \(A\left( {a\,;\,{a^2}} \right)\) và \(B\left( {b\, ;\,{b^2}} \right)\). Không mất tính tổng quát, ta xét a>0 và b<0
Gọi: d1 là đường tiếp tuyến với (C) tại A, d2 là đường tiếp tuyến với (C) tại B.
\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {\left( {{d_1}} \right):y = 2ax - {a^2}}\\ {\left( {{d_2}} \right):y = 2bx - {b^2}} \end{array}} \right.\).
Do \(\left( {{d_1}} \right) \bot \left( {{d_2}} \right)\) nên
\({k_{\left( {{d_1}} \right)}}.{k_{\left( {{d_2}} \right)}} = - 1 \Leftrightarrow \left( {2a} \right).\left( {2b} \right) = - 1 \Rightarrow b = \frac{{ - 1}}{{4a}} \Rightarrow B\left( {\frac{{ - 1}}{{4a}}\,;\,\frac{1}{{16{a^2}}}} \right)\).
\( \Rightarrow \left( {{d_2}} \right):y = \frac{{ - x}}{{2a}} - \frac{1}{{16{a^2}}}\)
\({d_1} \cap {d_2}\) tại \(E\left( {\frac{{4{a^2} - 1}}{{8a}}\,;\,\frac{{ - 1}}{4}} \right)\) ⇒ chiều dài \(D = \frac{{\sqrt {{{\left( {4{a^2} + 1} \right)}^3}} }}{{8a}}\) và chiều rộng \(R = \frac{{\sqrt {{{\left( {4{a^2} + 1} \right)}^3}} }}{{16{a^2}}}\).
Mà \(D = 2.R \Rightarrow a = 1 \Rightarrow {S_2} = \frac{{{{\left( {4{a^2} + 1} \right)}^3}}}{{128{a^3}}} = \frac{{125}}{{128}}\) và suy ra \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} \left( {{d_1}} \right):y = 2x - 1\\ \left( {{d_2}} \right):y = \frac{{ - x}}{2} - \frac{1}{{16}} \end{array} \right.\) và \(E\left( {\frac{3}{8};\frac{{ - 1}}{4}} \right)\).
Suy ra \({S_1} = \int\limits_{ - \frac{1}{4}}^{\frac{3}{8}} {\left[ {{x^2} - \left( {\frac{{ - x}}{2} - \frac{1}{{16}}} \right)} \right]} dx + \int\limits_{\frac{3}{8}}^1 {\left[ {{x^2} - \left( {2x - 1} \right)} \right]} dx = \frac{{125}}{{768}}\).
Như vậy tỉ số \(\frac{{{S_1}}}{{{S_2}}} = \frac{{125}}{{768}}.\frac{{128}}{{125}} = \frac{{128}}{{768}} = \frac{1}{6}\).
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Toán
Trường THPT Nguyễn Thị Diệu lần 2