Cho hai số thực \(x,\,y\) thỏa mãn \({x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \sqrt {{y^2} + 6y + 10} = \sqrt {6 + 4x - {x^2}} \). Gọi \(M,\,m\) lần lượt là giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(T = \left| {\sqrt {{x^2} + {y^2}} - a} \right|\). Có bao nhiêu giá trị nguyên thuộc đoạn \(\left[ { - 10;\,10} \right]\) của tham số \(a\) để \(M \ge 2m\)?

A. \(17\).

B. \(16\).

C. \(15\).

D. \(18\).

Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Chủ đề: Đề thi THPT QG

Môn: Toán

Lời giải:

Báo sai

Ta có \({x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \sqrt {{y^2} + 6y + 10} = \sqrt {6 + 4x - {x^2}} \)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \sqrt {{y^2} + 6y + 10} - \sqrt {6 + 4x - {x^2}} = 0\\ \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \dfrac{{\left( {\sqrt {{y^2} + 6y + 10} - \sqrt {6 + 4x - {x^2}} } \right)\left( {\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} } \right)}}{{\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} }} = 0\end{array}\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \dfrac{{{y^2} + 6y + 10 - 6 - 4x + {x^2}}}{{\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} }} = 0\\ \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 + \dfrac{{{x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4}}{{\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} }} = 0\end{array}\)

\( \Leftrightarrow \left( {{x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4} \right)\left( {1 + \dfrac{1}{{\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} }}} \right) = 0\)

\( \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} - 4x + 6y + 4 = 0\) (vì \(1 + \dfrac{1}{{\sqrt {{y^2} + 6y + 10} + \sqrt {6 + 4x - {x^2}} }} > 0\) )

\( \Leftrightarrow {\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} = 9\)

Phương trình \({\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} = 9\) là phương trình đường tròn \(\left( C \right)\) tâm \(I\left( {2; - 3} \right)\) và bán kính \(R = 3.\)

Gọi \(N\left( {x;y} \right) \in \left( C \right)\) ta suy ra \(ON = \sqrt {{x^2} + {y^2}} \) suy ra \(T = \left| {ON - a} \right|\)

Gọi \(A,B\) là giao điểm của đường tròn \(\left( C \right)\) và đường thẳng \(OI\).

Khi đó \(OA = OI - R = \sqrt {13} - 3\) và \(OB = OI + R = \sqrt {13} + 3\)

Suy ra \(\sqrt {13} - 3 \le \sqrt {{x^2} + {y^2}} \le \sqrt {13} + 3\)

TH1: Nếu \(\sqrt {13} - 3 \le a \le \sqrt {13} + 3\) thì \(\left| {\sqrt {{x^2} + {y^2}} - a} \right| \ge 0 \Rightarrow \min T = 0 \Rightarrow M \ge 2m \Rightarrow a \in \left\{ {1;2;3;4;5;6} \right\}\)

TH2: Nếu \(a < \sqrt {13} - 3 \Rightarrow a < \sqrt {13} \) nên \(\left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right| > \left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right|\), do đó \(M = \left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right|;m = \left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right|\)

Vì \(M \ge 2m \Rightarrow \left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right| \ge 2\left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right|\)

\( \Leftrightarrow {\left( {\sqrt {13} + 3 - a} \right)^2} - {\left( {2\sqrt {13} - 6 - 2a} \right)^2} \ge 0 \Leftrightarrow \sqrt {13} - 9 \le a \le \sqrt {13} + 1 \Rightarrow a \in \left\{ { - 5; - 4; - 3; - 2; - 1;0} \right\}\)

TH3: Nếu \(a > \sqrt {13} + 3 \Rightarrow a > \sqrt {13} \) nên \(\left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right| < \left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right|\), do đó \(m = \left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right|;M = \left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right|\)

Vì \(M \ge 2m \Rightarrow \left| {\sqrt {13} - 3 - a} \right| \ge 2\left| {\sqrt {13} + 3 - a} \right|\)

\( \Leftrightarrow {\left( {\sqrt {13} - 3 - a} \right)^2} - {\left( {2\sqrt {13} + 6 - 2a} \right)^2} \ge 0 \Leftrightarrow \sqrt {13} + 1 \le a \le \sqrt {13} + 9 \Rightarrow a \in \left\{ {7;8;9;10} \right\}\)

Vậy có 16 giá trị của \(a\) thỏa mãn đề bài.

Chọn B.

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài