Đặng Thành Nam[6119]●Publisher, Admin●Đã mua 30 khóa học●00:51 03-04-2025
Có bao nhiêu cặp số $\left( m;n \right)$
để đường tròn $\left( C \right):{{\left( x-4 \right)}^{2}}+{{\left( y-m \right)}^{2}}={{n}^{2}}$ tiếp xúc với parabol $\left( P \right):x=\dfrac{1}{\sqrt{2022}}\cdot {{y}^{2}}?$
Ghi chú. Hai đường tiếp xúc tại $M\left( {{x}_{0}};{{y}_{0}} \right)$ thì tiếp tuyến tại $M$ của đường này đồng thời là tiếp tuyến tại $M$ của đường còn lại.
Ta có $C\left( I;R \right)$ với $I\left( 4;m \right),R=\left| n \right|.$
Ta có $\left( P \right):x=k\cdot {{y}^{2}}\text{ }\left( k=\dfrac{1}{\sqrt{2022}} \right)\Rightarrow 2ky\cdot {y}'=1\Rightarrow {y}'=\dfrac{1}{2ky}.$
TH1: Xét tiếp tuyến song song hoặc
trùng với trục tung của $\left( P \right)$ là $d:x=0$ tiếp xúc tại $O\left( 0;0 \right)$ đồng thời là tiếp tuyến của $\left( C \right)$ tại $O\left( 0;0 \right)$ khi $IO\bot d;O\in \left( C \right)\Leftrightarrow m=0;{{\left( 0-4 \right)}^{2}}+{{\left( 0-m
\right)}^{2}}={{n}^{2}}\Leftrightarrow \left( m;n \right)=\left( 0;\pm 4 \right).$
TH2: Xét $A\left( k{{a}^{2}};a \right)\in
\left( P \right)\text{ }\left( a\ne 0 \right)\Rightarrow d:y=\dfrac{1}{2ka}\left( x-k{{a}^{2}} \right)+a$ là tiếp tuyến của $\left( P \right)$ tại $A$ đồng thời là tiếp tuyến của $\left( C \right)$ tại $A.$
Do đó ${{k}_{IA}}\cdot {{k}_{d}}=-1\Leftrightarrow \dfrac{a-m}{k{{a}^{2}}-4}\cdot \dfrac{1}{2ka}=-1\text{ }\left( 1 \right)$ và $A\in \left( C \right)\Leftrightarrow
{{\left( k{{a}^{2}}-4 \right)}^{2}}+{{\left( a-m \right)}^{2}}={{n}^{2}}\text{ }\left( 2 \right).$
Giải $\left( 1 \right),\left( 2 \right)$ với $k=\dfrac{1}{\sqrt{2022}}$ ta được: $m=\dfrac{{{a}^{3}}-4\sqrt{2022}a+1011a}{1011}$ và $n=\pm \dfrac{\sqrt{\left(
2{{a}^{2}}+1011 \right)\left( {{a}^{4}}-8\sqrt{2022}{{a}^{2}}+32352 \right)}}{1011\sqrt{2}}.$
Vậy tóm lại có vô số cặp số $\left( m;n \right)$ thỏa mãn.
Có bao nhiêu cặp số $\left( m;n \right)$ để đường tròn $\left( C \right):{{\left( x-4 \right)}^{2}}+{{\left( y-m \right)}^{2}}={{n}^{2}}$ tiếp xúc với parabol $\left( P \right):x=\dfrac{1}{\sqrt{2022}}\cdot {{y}^{2}}?$
Ghi chú. Hai đường tiếp xúc tại $M\left( {{x}_{0}};{{y}_{0}} \right)$ thì tiếp tuyến tại $M$ của đường này đồng thời là tiếp tuyến tại $M$ của đường còn lại.
Ta có $C\left( I;R \right)$ với $I\left( 4;m \right),R=\left| n \right|.$
Ta có $\left( P \right):x=k\cdot {{y}^{2}}\text{ }\left( k=\dfrac{1}{\sqrt{2022}} \right)\Rightarrow 2ky\cdot {y}'=1\Rightarrow {y}'=\dfrac{1}{2ky}.$
TH1: Xét tiếp tuyến song song hoặc trùng với trục tung của $\left( P \right)$ là $d:x=0$ tiếp xúc tại $O\left( 0;0 \right)$ đồng thời là tiếp tuyến của $\left( C \right)$ tại $O\left( 0;0 \right)$ khi $IO\bot d;O\in \left( C \right)\Leftrightarrow m=0;{{\left( 0-4 \right)}^{2}}+{{\left( 0-m \right)}^{2}}={{n}^{2}}\Leftrightarrow \left( m;n \right)=\left( 0;\pm 4 \right).$
TH2: Xét $A\left( k{{a}^{2}};a \right)\in \left( P \right)\text{ }\left( a\ne 0 \right)\Rightarrow d:y=\dfrac{1}{2ka}\left( x-k{{a}^{2}} \right)+a$ là tiếp tuyến của $\left( P \right)$ tại $A$ đồng thời là tiếp tuyến của $\left( C \right)$ tại $A.$
Do đó ${{k}_{IA}}\cdot {{k}_{d}}=-1\Leftrightarrow \dfrac{a-m}{k{{a}^{2}}-4}\cdot \dfrac{1}{2ka}=-1\text{ }\left( 1 \right)$ và $A\in \left( C \right)\Leftrightarrow {{\left( k{{a}^{2}}-4 \right)}^{2}}+{{\left( a-m \right)}^{2}}={{n}^{2}}\text{ }\left( 2 \right).$
Giải $\left( 1 \right),\left( 2 \right)$ với $k=\dfrac{1}{\sqrt{2022}}$ ta được: $m=\dfrac{{{a}^{3}}-4\sqrt{2022}a+1011a}{1011}$ và $n=\pm \dfrac{\sqrt{\left( 2{{a}^{2}}+1011 \right)\left( {{a}^{4}}-8\sqrt{2022}{{a}^{2}}+32352 \right)}}{1011\sqrt{2}}.$
Vậy tóm lại có vô số cặp số $\left( m;n \right)$ thỏa mãn.