\(y'=\frac{-1}{\left(x-1\right)^2}\)
a/ Gỉa sử tại \(A\left(a;\frac{2a-1}{a-1}\right)\) đồ thị hàm số có tiếp tuyến thỏa mãn yêu cầu
Phương trình d tiếp tuyến:
\(y=\frac{-1}{\left(a-1\right)^2}\left(x-a\right)+\frac{2a-1}{a-1}\)
Giao điểm của d với \(x=1\) và \(y=2\) lần lượt có tọa độ \(B\left(1;\frac{2a}{a-1}\right)\) và \(C\left(2a-1;2\right)\)
\(IB=\sqrt{\left(1-1\right)^2+\left(\frac{2a}{a-1}-2\right)^2}=\frac{2}{\left|a-1\right|}\)
\(IC=\sqrt{\left(2a-1-1\right)^2+\left(2-2\right)^2}=2\left|a-1\right|\)
\(BC=\sqrt{IB^2+IC^2}=\sqrt{\frac{4}{\left(a-1\right)^2}+4\left(a-1\right)^2}\)
\(\Rightarrow P_{IBC}=IB+IC+BC=\frac{2}{\left|a-1\right|}+2\left|a-1\right|+\sqrt{\frac{4}{\left(a-1\right)^2}+4\left(a-1\right)^2}\)
\(\Rightarrow P_{IBC}\ge2\sqrt{\frac{2}{\left|a-1\right|}.2\left|a-1\right|}+\sqrt{2\sqrt{\frac{4}{\left(a-1\right)^2}.4\left(a-1\right)^2}}=4+2\sqrt{2}\)
Dấu "=" xảy ra khi \(\left(a-1\right)^2=1\Rightarrow a=0\)
Phương trình d: \(y=-x+1\)
b/ Có một cách ứng dụng, đó là tiếp tuyến có khoảng cách đến giao điểm của hai tiệm cận là lớn nhất khi tiếp tuyến đó vuông góc với đường phân giác hai tiệm cận (đường phân giác có cắt đồ thị hàm số)
\(\Rightarrow\) Nếu hàm số đồng biến thì tiếp tuyến này có hệ số góc bằng 1, hàm số nghịch biến thì tiếp tuyến này có hệ số góc bằng -1
Ví dụ trong bài này, hàm số nghịch biến nên ta có ngay tiếp tuyến cần tìm có dạng \(y=-x+b\)
Mặt khác \(y'\left(x_0\right)=-1\Rightarrow\frac{-1}{\left(x_0-1\right)^2}=-1\Rightarrow\left[{}\begin{matrix}x_0=0\\x_0=2\end{matrix}\right.\)
Phương trình tiếp tuyến: \(\left[{}\begin{matrix}y=-x+1\\y=-x+5\end{matrix}\right.\)
// Làm theo kiểu bình thường:
Gọi \(A\left(a;\frac{2a-1}{a-1}\right)\) là điểm mà tại đó tiếp tuyến có tính chất thoả mãn yêu cầu
Phương trình tiếp tuyến d: \(y=\frac{-1}{\left(a-1\right)^2}\left(x-a\right)+\frac{2a-1}{a-1}\)
\(\Leftrightarrow x+\left(a-1\right)^2y-2a^2+2a-1=0\)
Áp dụng công thức khoảng cách:
\(d\left(I;d\right)=\frac{\left|1+2\left(a-1\right)^2-2a^2+2a-1\right|}{\sqrt{1^2+\left(a-1\right)^4}}=\frac{2\left|a-1\right|}{\sqrt{1+\left(a-1\right)^4}}=\frac{2}{\sqrt{\frac{1}{\left(a-1\right)^2}+\left(a-1\right)^2}}\le\frac{2}{\sqrt{2\sqrt{\frac{1}{\left(a-1\right)^2}\left(a-1\right)^2}}}=\sqrt{2}\)
Dấu "=" xảy ra khi \(\left(a-1\right)^4=1\Rightarrow\left[{}\begin{matrix}a=0\\a=2\end{matrix}\right.\)
Phương trình tiếp tuyến: \(\left[{}\begin{matrix}y=-x+1\\y=-x+5\end{matrix}\right.\)
Rõ ràng cách này dài hơn rất nhiều
c/ Gọi \(M\left(a;\frac{2a-1}{a-1}\right)\)
Phương trình tiếp tuyến d qua M: \(y=\frac{-1}{\left(a-1\right)^2}\left(x-a\right)+\frac{2a-1}{a-1}\)
\(\overrightarrow{MI}=\left(a-1;\frac{1}{a-1}\right)\Rightarrow\) hệ số góc của đường thẳng MI là:
\(k'=\frac{1}{a-1}:\left(a-1\right)=\frac{1}{\left(a-1\right)^2}\)
Do \(d\perp MI\Rightarrow k.k'=-1\Rightarrow\frac{-1}{\left(a-1\right)^2}.\frac{1}{\left(a-1\right)^2}=-1\)
\(\Rightarrow\left(a-1\right)^4=1\Rightarrow\left[{}\begin{matrix}a=0\\a=2\end{matrix}\right.\)
Vậy phương trình tiếp tuyến cần tìm: \(\left[{}\begin{matrix}y=-x+1\\y=-x+5\end{matrix}\right.\)
