Cho parabol \((P):y=x^2\) và hai điểm A, B thuộc (P) sao cho AB = 2. Tìm giá trị lớn nhất của diện tích hình phẳng giới hạn bởi parabol (P) và đường thẳng AB.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(A\left( {a;{a^2}} \right)\) và \(B\left( {b;{b^2}} \right)\) là hai điểm thuộc (P) sao cho AB = 2.
Không mất tính tổng quát giả sử \(a
Theo giả thiết ta có AB = 2 nên \({\left( {b - a} \right)^2} + {\left( {{b^2} - {a^2}} \right)^2} = 4 \Leftrightarrow {\left( {b - a} \right)^2}\left[ {{{\left( {b - a} \right)}^2} + 1} \right] = 4\).
Phương trình đường thẳng đi qua hai điểm A và B là \(y = \left( {b + a} \right)x - ab\).
Gọi S là diện tích hình phẳng giới hạn bởi parabol (P) và đường thẳng AB ta có
\(S = \int\limits_a^b {\left[ {\left( {a + b} \right)x - ab - {x^2}} \right]{\rm{d}}x} = \left. {\left[ {\left( {a + b} \right)\frac{{{x^2}}}{2} - abx - \frac{{{x^3}}}{3}} \right]} \right|_a^b = \frac{{{{\left( {b - a} \right)}^3}}}{6}\)
Mặt khác \({\left( {b - a} \right)^2}\left[ {{{\left( {b - a} \right)}^2} + 1} \right] = 4\) nên \(\left| {b - a} \right| = b - a \le 2\) do \({\left( {b - a} \right)^2} + 1 \ge 1\).
Vậy \(S = \frac{{{{\left( {b - a} \right)}^3}}}{6} \le \frac{{{2^3}}}{6}\). Vậy \({S_{\max }} = \frac{4}{3}\).