Câu hỏi
Khi \(m \in \left\{ {a;b} \right\},\,\,a > b\) thì đường cong \(y = {x^4} - 2m{x^2} + m - 1\) có ba điểm cực trị A, B, C sao cho tam giác ABC có bán kính đường tròn ngoại tiếp bằng 1. Tính giá trị của biểu thức \(T = {a^2} + 2{b^2}\).
- A \(T = 2\)
- B \(T = 5 - \sqrt 5 \)
- C \(T = 4 - \sqrt 5 \)
- D \(T = 2 + \sqrt 5 \)
Phương pháp giải:
+) Tìm điều kiện để hàm số có ba điểm cực trị.
+) Tìm các điểm cực trị A, B, C.
+) Gọi H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \( \Rightarrow H \in Oy \Rightarrow H\left( {0;h} \right)\) và \(HA = HB = 1\).
Lời giải chi tiết:
TXĐ: \(D = R\)
Ta có: \(y' = 4{x^3} - 4mx = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ x = 0 \hfill \cr {x^2} = m \hfill \cr} \right.\)
Để hàm số có 3 điểm cực trị \( \Rightarrow pt\,\,y' = 0\) có 3 nghiệm phân biệt \( \Leftrightarrow m > 0\).
Khi đó \(y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{ x = 0 \Rightarrow y = m - 1 \Rightarrow A\left( {0;m - 1} \right) \hfill \cr x = \sqrt m \Rightarrow y = - {m^2} + m - 1 \Rightarrow B\left( {\sqrt m ; - {m^2} + m - 1} \right) \hfill \cr x = - \sqrt m \Rightarrow y = - {m^2} + m - 1 \Rightarrow C\left( { - \sqrt m ; - {m^2} + m - 1} \right) \hfill \cr} \right.\)
Gọi H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \( \Rightarrow H \in Oy \Rightarrow H\left( {0;h} \right)\).
Ta có: \(H{A^2} = {\left( {h - m + 1} \right)^2} = 1;\,\,H{B^2} = m + {\left( {h + {m^2} - m + 1} \right)^2} = 1\)
\(\eqalign{ & \Leftrightarrow m + {\left( {h - m + 1} \right)^2} + {m^4} + 2{m^2}\left( {h - m + 1} \right) = 1 \cr & \Leftrightarrow \left[ \matrix{ m + 1 + {m^4} + 2{m^2} = 1 \hfill \cr m + 1 + {m^4} - 2{m^2} = 1 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left[ \matrix{ {m^4} + 2{m^2} + m = 0 \hfill \cr {m^4} - 2{m^2} + m = 0 \hfill \cr} \right.\mathop \Leftrightarrow \limits^{m > 0} \left[ \matrix{ m = 1 = a \hfill \cr m = {{ - 1 + \sqrt 5 } \over 2} = b \hfill \cr} \right. \cr & \Rightarrow T = {a^2} + 2{b^2} = 1 + 2{\left( {{{ - 1 + \sqrt 5 } \over 2}} \right)^2} = 4 - \sqrt 5 \cr} \)
Chọn C.