Cho hàm số \(y = x^3 - 3x \) có đồ thị (C). Gọi (S ) là tập hợp tất cả giá trị thực của (k ) để đường thẳng \(d:y = k( x + 1) + 2 \) cắt đồ thị (C) tại ba điểm phân biệt M,N, P sao cho các tiếp tuyến của (C) tại (N ) và (P ) vuông góc với nhau. Biết M (- 1;2), tính tích tất cả các phần tử của tập (S ).
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiPhương trình hoành độ giao điểm của (C) và d:
\(\begin{array}{l} {x^3} - 3x = k\left( {x + 1} \right) + 2 \Leftrightarrow \left( {x + 1} \right)\left( {{x^2} - x - 2 - k} \right) = 0\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} x = - 1 \Rightarrow y = 2\\ {x^2} - x - 2 - k = 0(1) \end{array} \right. \end{array}\)
d cắt C) tại ba điểm phân biệt ⇔ phương trình (1) có hai nghiệm phân biệt khác −1
\(\left\{ \begin{array}{l} {\Delta _{(1)}} > 0\\ g( - 1) \ne 0 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} k > - \frac{9}{4}\\ k \ne 0 \end{array} \right.\)
Khi đó, d cắt (C) tại \(M(−1;2), N(x_1;y_1), P(x_2;y_2)\) với x1,x2 là nghiệm của (1)
Theo định lý vietè: \(\left\{ \begin{array}{l} S = {x_1} + {x_2} = 1\\ P = {x_1}{x_2} = - k - 2 \end{array} \right.\)
Tiếp tuyến tại N và P vuông góc với nhau \( \Leftrightarrow y'\left( {{x_1}} \right).y'\left( {{x_2}} \right) = - 1\)
\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow \left( {3x_1^2 - 3} \right)\left( {3x_2^2 - 3} \right) = - 1\\ \Leftrightarrow 9x_1^2x_1^2 - 9\left( {x_1^2 + x_2^2} \right) + 9 = - 1 \Leftrightarrow 9{P^2} + 18P - 9{S^2} + 9 = - 1\\ \Leftrightarrow 9{k^2} + 18k + 1 = 0 \Leftrightarrow k = \frac{{ - 3 \pm 2\sqrt 3 }}{3} \end{array}\)
Vậy tích các phần tử trong S là: \( \frac{1}{9}\)