Question

[Pham Trong Bach]

Biết đồ thị hàm số   f x = a x 4 + b x 2 + c cắt trục hoành tại 4 điểm phân biệt. Gọi  S 1  là diện tích của hình phẳng giới hạn bởi trục hoành và phần đồ thị hàm số f(x)  nằm dưới trục hoành. Gọi S 2  là diện tích của hình phẳng giới hạn bởi trục hoành và phần đồ thị hàm số f(x) nằm phía trên trục hoành. Cho biết 5 b 2 = 36 a c . Tính tỉ số   S 1 S 2

A. S 1 S 2 = 2

B. S 1 S 2 = 1 4

C. S 1 S 2 = 1 2

D. S 1 S 2 = 1

Answer 1

[Cao Minh Tâm]

Đáp án D

Phương trình hoành độ giao điểm của đồ thị f(x) và Ox: a x 4 + b x 2 + c = 0 .

Để phương trình có bốn nghiệm

⇔ b 2 − 4 a c > 0 − b a > 0 c a > 0 ⇔ b 2 − 5 9 b 2 > 0 − b a > 0 c a > 0 ⇔ b ≠ 0 − b a > 0 c a > 0  

Gọi x 1 , x 2 , x 3 , x 4  lần lượt là bốn nghiệm của phương trình a x 4 + b x 2 + c = 0  và x 1 < x 2 < x 3 < x 4  . Không mất tính tổng quát, giả sử a>0.

Khi đó x 2 = − b + 2 b 3 2 a = − b 6 a x 2 = − b − 2 b 3 2 a = − 5 b 6 a , b < 0 .

Suy ra

x 1 = − − 5 b 6 a ; x 2 = − − b 6 a ; x 3 = − b 6 a ; x 4 = − 5 b 6 a

Do đồ thị hàm số f(x) nhận trục tung làm trục đối xứng  nên ta có:

S 1 = ∫ x 1 x 2 f x d x + ∫ x 3 x 4 f x d x = − 2 ∫ x 3 x 4 f x d x = − 2 ∫ x 3 x 4 a x 4 + b x 2 + c d x  

= − 2 a x 5 5 + b x 3 3 + c x x 4 x 3 = 2 a x 3 5 5 + b x 3 3 3 + c x 3 − 2 a x 4 5 5 + b x 4 3 3 + c x 4 .  

S 2 = ∫ x 2 x 3 f x d x = 2 ∫ 0 x 3 f x d x = 2 ∫ 0 x 3 a x 4 + b x 2 + c d x = 2 a x 5 5 + b x 3 3 + c x x 3 0

= 2 a x 3 5 5 + 2 b x 3 3 3 + 2 c x 3 .

Suy ra

S 2 − S 1 = 2 a x 4 5 5 + 2 a x 4 3 3 + 2 c x 4 = 2 a 5 − 5 b 6 a 5 + 2 b 3 − 5 b 6 a 3 + 2 c − 5 b 6 a

= 2 a 5 . 25 b 2 36 a 2 − 5 b 6 a − 2 b 3 . 5 b 6 a − 5 b 6 a + 2 c − 5 b 6 a = − 5 b 6 a 5 b 2 18 a − 5 b 2 9 a + 2 c

= − 5 b 6 a . − 5 b 2 + 36 a c 18 a = 0

Vậy S 1 = S 2  hay S 1 S 2 = 1 .