Câu 1. Cho hàm số $y=\frac{x+2}{2x-1}$ có đồ thị là (C). Viết phương trình tiếp tuyến của (C), biết rằng tiếp tuyến đó tạo với đường thẳng $d: 2x+3y-1=0$ một góc $45^0$.
Chú lùn thứ tám
TXĐ: $\mathbb{R}$.
Ta có:
$$f'(x) = 3mx^2-6mx + 2m+1$$
Hàm số đã cho có hai cực trị khi và chỉ khi phương trình $y'=0$ có hai nghiệm phân biệt. Điều này tương đương với:
$$\begin{cases} m \neq 0\\ \Delta ' = 9m^2-3m(2m+1)> 0 \end{cases} \Leftrightarrow m \in (- \infty ; 0) \cup (1; +\infty)$$
Chia $f(x)$ cho $f'(x)$, ta có:
$$f(x)=\left ( \frac{x}{3}-\frac{1}{3} \right )f'(x)+\left ( -\frac{2m}{3} +\frac{2}{3}\right )x+\frac{10}{3}-\frac{m}{3}$$
Vậy đường thẳng đi qua hai điểm cực trị là:
$$ \left ( -\frac{2m}{3} +\frac{2}{3}\right )x+\frac{10}{3}-\frac{m}{3} \Leftrightarrow 2(1-m)x-3y+10-m=0$$
Dễ thấy đường thẳng $AB$ luôn đi qua điểm $C\left ( -\frac{1}{2};3 \right )$. Do đó:
$$d_{(I,AB)}\leq IC$$
Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
$$AB \bot IC \Leftrightarrow 3.1 + \frac{3}{4}.2(1-m) = 0 \Leftrightarrow m = 3 \quad \text{(thỏa mãn)}$$
Vậy $m=3$ là đáp án của bài toán.
Câu 3.
Số tam giác có $3$ đỉnh là đỉnh của $(H)$ là $C_n^3$.
Ứng với mỗi đỉnh của $(H)$ có 1 tam giác có ba đỉnh là đỉnh của $(H)$ và có đúng hai cạnh là cạnh của $(H)$. Vậy số tam giác loại này là $n$.
Với mỗi cạnh của $(H)$, ta có thể chọn 1 trong số $n-4$ đỉnh của $(H)$ để tạo thành một tam giác có đúng 1 cạnh là cạnh của $(H)$. Do đó số tam giác loại này là $n(n-4)$.
Số tam giác có ba đỉnh là đỉnh của $(H)$ và không có cạnh nào là cạnh của $(H)$ là: $C_n^3-n-n(n-4)$
Theo giả thiết:
$$C_n^3-n-n(n-4) = 5n(n-4)$$
Giải phương trình trên với điều kiện $n > 4$ ta được $n=35$.
Câu 5
Dễ thấy $x=0;x=\frac{1}{2},x=1$ thỏa mãn phương trình.
Phương trình đã cho tương đương với:
$$\frac{3.4^x}{2+4^x} -x - 1 = 0$$
Xét hàm số $f(x) = \frac{3.4^x}{2+4^x} -x - 1$.
Ta có $f'(x)=\frac{-4^{2x}+(6\ln 4 - 4)4^x - 4 }{(2+4^x)^2}.$ Phương trình $f'(x) = 0$ có hai nghiệm phân biệt $a,b$. Ta có bảng biến thiên của hàm số $f(x)$. Dựa vào BBT ta thấy phương trình đã cho có tối đa 3 nghiệm.
Vậy phương trình có đúng ba nghiệm $x=0;x=\frac{1}{2},x=1$
Ta có:
$$\left ( \frac{x+2}{2x-1} \right )'=-\frac{5}{(2x-1)^2}<0, \quad \forall x \neq \frac{1}{2}$$
Dễ thấy hệ số góc của $d$ là $-\frac{2}{3}$. Gọi $k<0$ là hệ số góc của tiếp tuyến, ta có:
$$ \left| {\frac{{k + \frac{2}{3}}}{{1 - \frac{{2k}}{3}}}} \right| \Leftrightarrow k =-5$$
Với $k=-5$, ta có hoành độ tiếp điểm $x_1=0, x_2=1$. Từ đó, ta có hai tiếp tuyến thỏa mãn yêu cầu bài toán là:
$$y=-5x-2; \quad y=-5x+8$$