Luyện thi Đại học cấp tốc môn Toán Thầy Đặng Việt Hùng Khóa học Luyện thi đại học – Luyện giải đề – Luyện thi cấp tốc www.moon.vn 04. BÀI TOÁN TÌM ĐIỂM TRÊN ĐỒ THỊ HÀM SỐ Thầy Đặng Việt Hùng Kiến thức cơ bản: 1) Khoảng cách giữa hai điểm A, B: AB = B A B Ax x y y2 2( ) ( )− + − 2) Khoảng cách từ điểm M x y0 0( ; ) đến đường thẳng ∆: ax by c 0+ + = : ax by c d M d a b 0 0 2 2 ( , ) + + = + Đặc biệt: + Nếu ∆: x a= thì d M x a0( , )∆ = − + Nếu ∆: y b= thì d M y b0( , )∆ = − + Tổng các khoảng cách từ M đến các trục toạ độ là: x y0 0+ . 3) Diện tích tam giác ABC: S = ( )AB AC A AB AC AB AC 22 21 1. .sin . . 2 2 = − 4) Các điểm A, B đối xứng nhau qua điểm I ⇔ IA IB 0+ = ⇔ A B I A B I x x x y y y 2 2 + = + = 5) Các điểm A, B đối xứng nhau qua đường thẳng ∆ ⇔ AB I ∆ ∆ ⊥ ∈ (I là trung điểm AB). Đặc biệt: + A, B đối xứng nhau qua trục Ox ⇔ B A B A x x y y = = − + A, B đối xứng nhau qua trục Ox ⇔ B A B A x x y y = = − 6) Khoảng cách giữa đường thẳng ∆ với đường cong (C) bằng khoảng cách nhỏ nhất giữa một điểm M ∈ ∆ và một điểm N ∈ (C). 7) Điểm M x y( ; ) được gọi là có toạ độ nguyên nếu x y, đều là số nguyên. Ví dụ 1: Cho hàm số y x x3 3 2= − + + (C). Tìm 2 điểm trên đồ thị hàm số sao cho chúng đối xứng nhau qua tâm M(–1; 3). Hướng dẫn giải: Gọi ( )A x y0 0; , B là điểm đối xứng với A qua điểm M( 1;3)− ( )B x y0 02 ;6⇒ − − − A B C, ( )∈ ⇔ y x x y x x 3 0 0 0 3 0 0 0 3 2 6 ( 2 ) 3( 2 ) 2 = − + + − = − − − + − − + ( ) ( )x x x x x x33 20 0 0 0 0 06 3 2 2 3 2 2 6 12 6 0⇔ = − + + − − − + − − + ⇔ + + = ⇔ x y0 01 0= − ⇒ = Vậy 2 điểm cần tìm là: ( 1;0)− và ( 1;6)− Ví dụ 2: Cho hàm số xy x x 3 2 113 3 3 = − + + − . Tìm trên đồ thị (C) hai điểm phân biệt M, N đối xứng nhau qua trục tung. Hướng dẫn giải: Hai điểm M x y N x y C1 1 2 2( ; ), ( ; ) ( )∈ đối xứng nhau qua Oy ⇔ x x y y 2 1 1 2 0 = − ≠ = ⇔ x x x x x x x x2 2 1 3 3 2 31 2 1 1 2 0 11 113 3 3 3 3 3 = − ≠ − + + − = − + + − ⇔ x x 1 2 3 3 = = − hoặc x x 1 2 3 3 = − = Vậy hai điểm thuộc đồ thị (C) và đối xứng qua Oy là: M N16 163; , 3; 3 3 − . Luyện thi Đại học cấp tốc môn Toán Thầy Đặng Việt Hùng Khóa học Luyện thi đại học – Luyện giải đề – Luyện thi cấp tốc www.moon.vn Ví dụ 3: Cho hàm số y x x3 3 2= − + + (C). Tìm trên (C) hai điểm đối xứng nhau qua đường thẳng d: x y2 2 0− + = . Hướng dẫn giải: Gọi ( ) ( )M x y N x y1 1 2 2; ; ; thuộc (C) là hai điểm đối xứng qua đường thẳng d I là trung điểm của AB nên x x y yI 1 2 1 2; 2 2 + + , ta có I d∈ Ta có ( ) ( )x x x xy y x x3 31 1 2 21 2 1 23 2 3 2 2. 2 2 2 2 − + + + − + ++ + = = + ( ) ( ) ( ) ( ) x xx x x x x x x x x x x x x x 3 1 2 2 21 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 2 0 3 3 2 1 + = ⇒ − + + + + + = + ⇒ − + = Mặt khác: ( ) ( )MN d x x y y2 1 2 1.1 .2 0⊥ ⇒ − + − = ( ) ( )( )x x x x x x x x x x x x2 2 2 22 1 2 1 1 1 2 2 1 1 2 2 77 2 0 2⇒ − − − + + = ⇒ + + = - Xét x x1 2 0+ = x x1 2 7 7 ; 2 2 ⇒ = ± = ∓ - Xét x xx x x x x x x x x x 2 22 2 1 21 1 2 2 2 2 1 1 2 2 1 2 9 1 47 5 2 4 + =− + = ⇔ ⇒ + + = = vô nghiệm Vậy 2 điểm cần tìm là: 7 1 7 7 1 7;2 ; ;2 2 2 2 2 2 2 − − + Ví dụ 4: Cho hàm số y x x x3 21 53 3 3 = + − + . Gọi A, B là các giao điểm của (C) với trục Ox. Chứng minh rằng trên đồ thị (C) tồn tại hai điểm cùng nhìn đoạn AB dưới một góc vuông. Hướng dẫn giải: PT hoành độ giao điểm của (C) với trục hoành: xx x x x 3 21 5 13 0 53 3 =+ − + = ⇔ = − ⇒ A B( 5;0), (1;0)− . Gọi M a a a a C M A B3 21 5; 3 ( ), , 3 3 + − + ∈ ≠ ⇒ AM a a a a3 2 1 55; 3 3 3 = + + − + , BM a a a a3 2 1 51; 3 3 3 = − + − + AM BM AM BM. 0⊥ ⇔ = ⇔ a a a a2 4 1( 5)( 1) ( 5) ( 1) 0 9 + − + + − = ⇔ a a3 11 ( 1) ( 5) 0 9 + − + = ⇔ a a a a4 3 22 12 14 4 0 (*)+ − + + = Đặt y a a a a4 3 22 12 14 4 0= + − + + = , có tập xác định D = R. y a a a3 24 6 12 14′ = + − + ; y 0′ = có 1 nghiệm thực a y0 0 7 2043 2 16 ≈ − ⇒ ≈ − Dựa vào BBT ta suy ra (*) luôn có 2 nghiệm khác 1 và –5. Vậy luôn tồn tại 2 điểm thuộc (C) cùng nhìn đoạn AB dưới một góc vuông. Ví dụ 5: Cho hàm số y x x4 22 1= − + . Tìm toạ độ hai điểm P, Q thuộc (C) sao cho đường thẳng PQ song song với trục hoành và khoảng cách từ điểm cực đại của (C) đến đường thẳng PQ bằng 8. Hướng dẫn giải: Điểm cực đại của (C) là A(0;1) . PT đường thẳng PQ có dạng: y m m( 0)= ≥ . Vì d A PQ( , ) 8= nên m 9= . Khi đó hoành độ các điểm P, Q là nghiệm của phương trình: Luyện thi Đại học cấp tốc môn Toán Thầy Đặng Việt Hùng Khóa học Luyện thi đại học – Luyện giải đề – Luyện thi cấp tốc www.moon.vn x x x4 22 8 0 2− − = ⇔ = ± . Vậy: P Q( 2;9), (2;9)− hoặc P Q(2;9), ( 2;9)− . Ví dụ 6: Cho hàm số y x mx m4 2 1= + − − (Cm). Chứng minh rằng khi m thay đổi thì (Cm) luôn luôn đi qua hai điểm cố định A, B. Tìm m để các tiếp tuyến tại A và B vuông góc với nhau. Hướng dẫn giải: Hai điểm cố định A(1; 0), B(–1; 0). Ta có: y x mx34 2′ = + . Các tiếp tuyến tại A và B vuông góc với nhau ⇔ y y(1). ( 1) 1′ ′ − = − ⇔ m 2(4 2 ) 1+ = ⇔ m m3 5; 2 2 = − = − . Ví dụ 7: Cho hàm số xy x 2 2 1 + = − . Tìm những điểm trên đồ thị (C) cách đều hai điểm A(2; 0) và B(0; 2). Hướng dẫn giải: PT đường trung trực đọan AB: y x= . Những điểm thuộc đồ thị cách đều A và B có hoành độ là nghiệm của PT: x x x 2 2 1 + = − ⇔ x x x x2 1 5 1 5 1 0 ; 2 2 − + − − = ⇔ = = Hai điểm cần tìm là: 1 5 1 5 1 5 1 5, ; , 2 2 2 2 − − + + Ví dụ 8: Cho hàm số xy x 3 4 2 − = − (C). Tìm các điểm thuộc (C) cách đều 2 tiệm cận. Hướng dẫn giải: Gọi M x y( ; )∈ (C) và cách đều 2 tiệm cận x = 2 và y = 3. Ta có: x xx y x x x x 3 42 3 2 2 2 2 2 − − = − ⇔ − = − ⇔ − = − − x x x xx 1( 2) 42 =⇔ = ± − ⇔ = − Vậy có 2 điểm thoả mãn đề bài là : M1( 1; 1) và M2(4; 6) Ví dụ 9: Cho hàm số xy x 2 1 1 + = + (C). Tìm trên (C) những điểm có tổng khoảng cách đến hai tiệm cận của (C) nhỏ nhất. Hướng dẫn giải: Gọi M x y0 0( ; )∈ (C), ( x0 1≠ − ) thì x y x x 0 0 0 0 2 1 1 2 1 1 + = = − + + Gọi A, B lần lượt là hình chiếu của M trên TCĐ và TCN thì: MA x MB y x0 0 0 1 1 , 2 1 = + = − = + Áp dụng BĐT Cô-si ta có: MA MB MA MB x x0 0 12 . 2 1 . 2 1 + ≥ = + = + ⇒ MA + MB nhỏ nhất bằng 2 khi xx xx 0 0 00 01 1 21 = + = ⇔ = −+ . Vậy ta có hai điểm cần tìm là (0; 1) và (–2; 3). Ví dụ 10: Cho hàm số xy x 2 1 1 − = + . Tìm tọa độ điểm M ∈ (C) sao cho khoảng cách từ điểm I( 1; 2)− tới tiếp tuyến của (C) tại M là lớn nhất. Hướng dẫn giải: Giả sử M x C x0 0 3 ; 2 ( ) 1 − ∈ + . PTTT ∆ của (C) tại M là: Luyện thi Đại học cấp tốc môn Toán Thầy Đặng Việt Hùng Khóa học Luyện thi đại học – Luyện giải đề – Luyện thi cấp tốc www.moon.vn y x x x x 02 0 0 3 32 ( ) 1 ( 1) − + = − + + ⇔ x x x y x20 0 03( ) ( 1) ( 2) 3( 1) 0− − + − − + = Khoảng cách từ I( 1;2)− tới tiếp tuyến ∆ là: ( ) x x x d xx x x 0 0 0 4 4 200 02 0 3( 1 ) 3( 1) 6 1 6 99 ( 1)9 1 ( 1) ( 1) − − − + + = = = + ++ + + + + . Theo BĐT Cô–si: x x 2 02 0 9 ( 1) 2 9 6 ( 1) + + ≥ = + ⇒ d 6≤ . Khoảng cách d lớn nhất bằng 6 khi x x x x 2 2 0 0 02 0 9 ( 1) ( 1) 3 1 3 ( 1) = + ⇔ + = ⇔ = − ± + . Vậy có hai điểm cần tìm là: ( )M 1 3;2 3− + − hoặc ( )M 1 3;2 3− − + Ví dụ 11: Cho hàm số xy x 2 4 1 − = + . Tìm trên (C) hai điểm đối xứng nhau qua đường thẳng MN biết M(–3; 0) và N(–1; –1). Hướng dẫn giải: MN (2; 1)= − ⇒ Phương trình MN: x y2 3 0+ + = . Phương trình đường thẳng (d) ⊥ MN có dạng: y x m2= + . Phương trình hoành độ giao điểm của (C) và (d): x x m x 2 4 2 1 − = + + ⇔ x mx m x22 4 0 ( 1)+ + + = ≠ − (1) (d) cắt (C) tại hai điểm phân biệt A, B ⇔ m m2 8 32 0∆ = − − > (2) Khi đó A x x m B x x m1 1 2 2( ;2 ), ( ;2 )+ + với x x1 2, là các nghiệm của (1) Trung điểm của AB là x xI x x m1 2 1 2;2 + + + ≡ m m I ; 4 2 − (theo định lý Vi-et) A, B đối xứng nhau qua MN ⇔ I ∈ MN ⇔ m 4= − Suy ra (1) ⇔ xx x x 2 02 4 0 2 = − = ⇔ = ⇒ A(0; –4), B(2; 0). Ví dụ 12: Cho hàm số xy x 2 1 = − . Tìm trên đồ thị (C) hai điểm B, C thuộc hai nhánh sao cho tam giác ABC vuông cân tại đỉnh A với A(2; 0). Hướng dẫn giải: Ta có C y x 2 ( ) : 2 1 = + − . Gọi B b C c b c 2 2 ;2 , ;2 1 1 + + − − với b c1< < . Gọi H, K lần lượt là hình chiếu của B, C lên trục Ox. Ta có: AB AC BAC CAK BAH CAK ACK BAH ACK0 0; 90 90+ = + ⇒= = ⇒ = = và: {AH CKBHA CKA ABH CAK HB AK090 ∆ ∆ == = ⇒ = ⇒ = Hay: {b bc c c b 2 2 2 11 2 32 2 1 − = + = − − ⇔ = + = − − . Vậy B C( 1;1), (3;3)− Ví dụ 13: Cho hàm số xy x 3 1 − = + . Tìm trên hai nhánh của đồ thị (C) hai điểm A và B sao cho AB ngắn nhất. Hướng dẫn giải: Tập xác định D = R {\ 1}− . Tiệm cận đứng x 1= − . Giả sử A a B b a b 4 41 ;1 , 1 ;1 − − + − + − (với a b0, 0> > ) là 2 điểm thuộc 2 nhánh của (C) H K B A C Luyện thi Đại học cấp tốc môn Toán Thầy Đặng Việt Hùng Khóa học Luyện thi đại học – Luyện giải đề – Luyện thi cấp tốc www.moon.vn AB a b a b ab ab a b aba b a b 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 16 16 64( ) 16 ( ) 1 4 1 4 32 = + + + = + + ≥ + = + ≥ AB nhỏ nhất ⇔ a b a b AB a b ab a ab 4 44 2 4164 4 = = = ⇔ ⇔ ⇔ = = = = Khi đó: ( ) ( )A B4 44 41 4;1 64 , 1 4;1 64− − + − + − . Ví dụ 14: Cho hàm số xy x 1 2 − + = − . Tìm trên đồ thị (C), các điểm A, B sao cho độ dài đoạn AB bằng 4 và đường thẳng AB vuông góc với đường thẳng d y x: = . Hướng dẫn giải: PT đường thẳng AB có dạng: y x m= − + . PT hoành độ giao điểm của (C) và AB: x x m x 1 2 − + = − + − ⇔ g x x m x m x2( ) ( 3) 2 1 0 (1) ( 2)= − + + + = ≠ Để có 2 điểm A, B thì (1) phải có 2 nghiệm phân biệt khác 2 ⇔ g g 0 (2) 0 ∆ > ≠ ⇔ m m m m 2( 3) 4(2 1) 0 4 ( 3).2 2 1 0 + − + > − + + + ≠ ⇔ m∀ . Ta có: A B A B x x m x x m 3 . 2 1 + = + = + . Mặt khác A A B By x m y x m;= − + = − + Do đó: AB = 4 ⇔ B A B Ax x y y 2 2( ) ( ) 16− + − = ⇔ m m2 2 3 0− − = ⇔ m m 1 3 = − = . + Với m 3= , thay vào (1) ta được: x yx x x y 2 3 2 26 7 0 3 2 2 = + ⇒ = − − + = ⇔ = − ⇒ = ⇒ A B(3 2; 2), (3 2; 2)+ − − hoặc A B(3 2; 2), (3 2; 2)− + − + Với m 1= − , thay vào (1) ta được: x yx x x y 2 1 2 2 22 1 0 1 2 2 2 = + ⇒ = − − − − = ⇔ = − ⇒ = − + ⇒ A B(1 2; 2 2); (1 2; 2 2)+ − − − − + hoặc A B(1 2; 2 2); (1 2; 2 2)− − + + − −
Tài liệu đính kèm: