Trợ lý học tập AI - Câu trả lời này chỉ mang tính tham khảo
Câu 5.
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Xác định các đường tiệm cận của hàm số.
2. Tìm giao điểm của hai đường tiệm cận.
3. Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm M.
4. Tìm tọa độ của các điểm A và B.
5. Tính chu vi của tam giác IAB và tìm giá trị nhỏ nhất.
Bước 1: Xác định các đường tiệm cận của hàm số
Hàm số $y=\frac{2x-1}{x-1}$ có đường tiệm cận đứng là $x=1$ (vì mẫu số bằng 0 khi $x=1$).
Đường tiệm cận ngang là $y=2$ (vì $\lim_{x \to \pm \infty} \frac{2x-1}{x-1} = 2$).
Bước 2: Tìm giao điểm của hai đường tiệm cận
Giao điểm của hai đường tiệm cận là I(1, 2).
Bước 3: Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm M
Gọi M có tọa độ $(x_0, y_0)$, ta có:
\[ y_0 = \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} \]
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị tại điểm M:
\[ y - y_0 = y'(x_0)(x - x_0) \]
Trong đó, $y' = \frac{d}{dx}\left(\frac{2x-1}{x-1}\right) = \frac{(2)(x-1) - (2x-1)(1)}{(x-1)^2} = \frac{-1}{(x-1)^2}$
Do đó, phương trình tiếp tuyến là:
\[ y - \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
Bước 4: Tìm tọa độ của các điểm A và B
Để tìm tọa độ của điểm A, ta thay $x = 1$ vào phương trình tiếp tuyến:
\[ y - \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(1 - x_0) \]
\[ y = \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} + \frac{x_0 - 1}{(x_0 - 1)^2} = \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} + \frac{1}{x_0 - 1} = \frac{2x_0}{x_0 - 1} \]
Vậy tọa độ của điểm A là $\left(1, \frac{2x_0}{x_0 - 1}\right)$.
Để tìm tọa độ của điểm B, ta thay $y = 2$ vào phương trình tiếp tuyến:
\[ 2 - \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
\[ 2 - \frac{2x_0 - 1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
\[ \frac{2(x_0 - 1) - (2x_0 - 1)}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
\[ \frac{2x_0 - 2 - 2x_0 + 1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
\[ \frac{-1}{x_0 - 1} = \frac{-1}{(x_0 - 1)^2}(x - x_0) \]
\[ x - x_0 = x_0 - 1 \]
\[ x = 2x_0 - 1 \]
Vậy tọa độ của điểm B là $\left(2x_0 - 1, 2\right)$.
Bước 5: Tính chu vi của tam giác IAB và tìm giá trị nhỏ nhất
Chu vi của tam giác IAB là:
\[ P = IA + IB + AB \]
Trong đó:
\[ IA = \sqrt{(1 - 1)^2 + \left(2 - \frac{2x_0}{x_0 - 1}\right)^2} = \left|2 - \frac{2x_0}{x_0 - 1}\right| = \left|\frac{2(x_0 - 1) - 2x_0}{x_0 - 1}\right| = \left|\frac{-2}{x_0 - 1}\right| = \frac{2}{|x_0 - 1|} \]
\[ IB = \sqrt{(1 - (2x_0 - 1))^2 + (2 - 2)^2} = |1 - (2x_0 - 1)| = |2 - 2x_0| = 2|x_0 - 1| \]
\[ AB = \sqrt{(1 - (2x_0 - 1))^2 + \left(\frac{2x_0}{x_0 - 1} - 2\right)^2} = \sqrt{(2 - 2x_0)^2 + \left(\frac{2x_0 - 2(x_0 - 1)}{x_0 - 1}\right)^2} = \sqrt{(2 - 2x_0)^2 + \left(\frac{2}{x_0 - 1}\right)^2} = \sqrt{4(x_0 - 1)^2 + \frac{4}{(x_0 - 1)^2}} = 2\sqrt{(x_0 - 1)^2 + \frac{1}{(x_0 - 1)^2}} \]
Do đó:
\[ P = \frac{2}{|x_0 - 1|} + 2|x_0 - 1| + 2\sqrt{(x_0 - 1)^2 + \frac{1}{(x_0 - 1)^2}} \]
Để tìm giá trị nhỏ nhất của chu vi, ta xét hàm số:
\[ f(t) = \frac{2}{t} + 2t + 2\sqrt{t^2 + \frac{1}{t^2}} \]
Với $t = |x_0 - 1| > 0$, ta có:
\[ f'(t) = -\frac{2}{t^2} + 2 + 2 \cdot \frac{t - \frac{1}{t^3}}{\sqrt{t^2 + \frac{1}{t^2}}} = 0 \]
Giải phương trình này để tìm giá trị của $t$ sao cho $f'(t) = 0$. Ta thấy rằng khi $t = 1$, ta có:
\[ f(1) = 2 + 2 + 2\sqrt{1 + 1} = 4 + 2\sqrt{2} \]
Vậy giá trị nhỏ nhất của chu vi là $4 + 2\sqrt{2}$.
Do đó, $a = 4$ và $b = 8$, suy ra $a - b + 4 = 4 - 8 + 4 = 0$.
Đáp số: $0$.
FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019
Email: info@fqa.vn
Địa chỉ: Số 21 Ngõ Giếng, Phố Đông Các, Phường Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.