Quảng cáo
3 câu trả lời 8050
Để tìm giá trị của \( a \) sao cho đường thẳng \( x = a \) cắt parabol \( y^2 = 16x \) tại hai điểm phân biệt A và B sao cho góc \( \angle AOB = 120^\circ \), chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm tọa độ của điểm cắt giữa đường thẳng và parabol bằng cách giải hệ phương trình giữa \( y^2 = 16x \) và \( x = a \).
2. Tính toán góc giữa hai điểm cắt và tìm giá trị \( a \) để góc \( \angle AOB \) là \( 120^\circ \).
Bước 1: Tìm tọa độ của điểm cắt giữa đường thẳng và parabol:
Đặt \( x = a \) vào phương trình của parabol \( y^2 = 16x \):
\[ y^2 = 16a \]
\[ y = \pm \sqrt{16a} = \pm 4\sqrt{a} \]
Vậy tọa độ của hai điểm cắt là \( (a, 4\sqrt{a}) \) và \( (a, -4\sqrt{a}) \).
Bước 2: Tính toán góc giữa hai điểm cắt và tìm giá trị \( a \) để góc \( \angle AOB \) là \( 120^\circ \):
Đặt \( A = (a, 4\sqrt{a}) \) và \( B = (a, -4\sqrt{a}) \).
Vì \( OA \) và \( OB \) là các tia, nên góc \( \angle AOB \) sẽ là góc giữa hai tia này.
Góc giữa hai tia có thể được tính bằng cách sử dụng công thức:
\[ \cos(\angle AOB) = \frac{\vec{OA} \cdot \vec{OB}}{\| \vec{OA} \| \cdot \| \vec{OB} \|} \]
Trong đó:
- \( \vec{OA} \) là vector từ điểm O đến điểm A,
- \( \vec{OB} \) là vector từ điểm O đến điểm B,
- \( \| \vec{OA} \| \) là độ dài của vector \( \vec{OA} \),
- \( \| \vec{OB} \| \) là độ dài của vector \( \vec{OB} \).
Chúng ta có:
\[ \vec{OA} = (a, 4\sqrt{a}) - (0, 0) = (a, 4\sqrt{a}) \]
\[ \vec{OB} = (a, -4\sqrt{a}) - (0, 0) = (a, -4\sqrt{a}) \]
Độ dài của vector \( \vec{OA} \) là:
\[ \| \vec{OA} \| = \sqrt{a^2 + (4\sqrt{a})^2} = \sqrt{a^2 + 16a} \]
Độ dài của vector \( \vec{OB} \) cũng là \( \| \vec{OB} \| = \sqrt{a^2 + 16a} \), vì hai vector này có cùng độ dài.
Nên:
\[ \cos(\angle AOB) = \frac{\vec{OA} \cdot \vec{OB}}{\| \vec{OA} \| \cdot \| \vec{OB} \|} = \frac{\vec{OA} \cdot \vec{OB}}{\| \vec{OA} \|^2} \]
\[ \vec{OA} \cdot \vec{OB} = (a, 4\sqrt{a}) \cdot (a, -4\sqrt{a}) = a^2 + (-4\sqrt{a}) \times (4\sqrt{a}) = a^2 - 16a \]
\[ \cos(120^\circ) = \frac{a^2 - 16a}{(a^2 + 16a)} \]
\[ \frac{-1}{2} = \frac{a^2 - 16a}{(a^2 + 16a)} \]
\[ -a^2 - 16a = 2(a^2 - 16a) \]
\[ -a^2 - 16a = 2a^2 - 32a \]
\[ 3a^2 - 16a = 0 \]
\[ a(3a - 16) = 0 \]
Vì \( a \) phải lớn hơn 0, nên \( a \neq 0 \). Từ \( 3a - 16 = 0 \) suy ra \( a = \frac{16}{3} \).
Vậy, giá trị của \( a \) để góc \( \angle AOB \) là \( 120^\circ \) là \( a = \frac{16}{3} \).
Để giải bài toán, ta sẽ tìm các tọa độ điểm A và B là giao điểm của parabol \( y^2 = 16x \) và đường thẳng \( x = a \).
Bắt đầu từ phương trình của parabol, chúng ta thay \( x = a \) vào phương trình của parabol:
\[
y^2 = 16a
\]
Như vậy, các tọa độ giao điểm A và B sẽ là:
\[
A(a, \sqrt{16a}) \quad và \quad B(a, -\sqrt{16a})
\]
Bây giờ, chúng ta có ba điểm A, B, và O (tâm tọa độ) là:
- \( O(0, 0) \)
- \( A(a, \sqrt{16a}) \)
- \( B(a, -\sqrt{16a}) \)
Để tính góc \( \angle AOB \), chúng ta sẽ sử dụng công thức cosine của góc giữa hai vector. Vector \( \overrightarrow{OA} \) và \( \overrightarrow{OB} \) được xác định như sau:
\[
\overrightarrow{OA} = (a, \sqrt{16a}) \\
\overrightarrow{OB} = (a, -\sqrt{16a})
\]
Độ dài của vector \( \overrightarrow{OA} \) và \( \overrightarrow{OB} \) là:
\[
|\overrightarrow{OA}| = \sqrt{a^2 + (16a)} = \sqrt{17a} \\
|\overrightarrow{OB}| = \sqrt{a^2 + (16a)} = \sqrt{17a}
\]
Tính tích vô hướng của hai vector:
\[
\overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} = a \cdot a + \sqrt{16a} \cdot (-\sqrt{16a}) = a^2 - 16a
\]
Áp dụng định lý cosine:
\[
\cos(\theta) = \frac{\overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB}}{|\overrightarrow{OA}| |\overrightarrow{OB}|}
\]
Với góc \( AOB = 120^\circ \), ta có \( \cos(120^\circ) = -\frac{1}{2} \), do đó:
\[
-\frac{1}{2} = \frac{a^2 - 16a}{\sqrt{17a} \cdot \sqrt{17a}} = \frac{a^2 - 16a}{17a}
\]
Nhân hai vế với \( 17a \):
\[
-8.5a = a^2 - 16a
\]
Sắp xếp lại phương trình:
\[
a^2 - 7.5a = 0
\]
Phân tích ra:
\[
a(a - 7.5) = 0
\]
Vậy, \( a = 0 \) hoặc \( a = 7.5 \).
Vì chúng ta đang tìm giá trị của \( a \) để đường thẳng cắt parabol tại hai điểm phân biệt, nên ta bỏ đi nghiệm \( a = 0 \).
Do đó, giá trị của \( a \) là:
\[
\boxed{7.5}
\]
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?
