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Sessione ordinaria 1996 Liceo di ordinamento Soluzione di De Rosa Nicola

1) In un piano, riferito ad un sistema di assi cartesiani ortogonali (Oxy), sono

1 1

= + −

2 2

y x ax a

assegnate le parabole di equazione: , dove a è un numero reale

4 4

positivo. Tra di esse determinare la parabola p che, con la sua simmetrica q

128

rispetto all'origine O, delimita una regione di area . Constatato che, per la

3

parabola p risulta a = 2, calcolare l'area del quadrilatero convesso individuato

dagli assi di riferimento e dalle tangenti alle due parabole p, q nel loro punto

comune di ascissa positiva. Considerato infine il quadrilatero convesso avente per

vertici i punti medi dei lati del quadrilatero precedente, dimostrare che si tratta di

un parallelogramma e calcolarne l'area.

a)

La simmetrica della parabola rispetto all’origine è tale che:

⎡ ⎤

( ) ( ) ( ) ( )

1 1 1 1

= − − = − − + − − = − + +

2 2 2 2

p : y x y x x a x a x ax a

⎢ ⎥

S ⎣ ⎦

4 4 4 4

⎛ ⎞

a 17

1 1 = − −

= + − ⎜ ⎟

2

2 2 ha vertice

La parabola di equazione V , a mentre la

y x ax a ⎝ ⎠

2 16

4 4 ⎛ ⎞

( ) 1 1 17

a

= − + + = ⎜ ⎟

2 2 2

,

parabola ha vertice

y x x ax a V a

S

S ⎝ ⎠

2

4 4 16

1 1

= + −

2 2 interseca l’asse delle ascisse nelle ascisse

La parabola di equazione y x ax a

4 4

− ± ( )

17

a a 1 1

= = − + +

2 2

mentre la parabola interseca l’asse delle ascisse

x y x x ax a

1

, 2 S 4 4

2 ± 17

a a

=

nelle ascisse .

x S ,

1

, 2 2

Le due parabole si intersecano nei punti forniti dal seguente sistema:

⎧ 1 1

= + −

2 2

y x ax a

⎪

⎪ 1 1 1 1 1

4 4 ⇒ + − = − + + → = → = ±

2 2 2 2 2 2

⎨ 2 2

x ax a x ax a x a x a

1 1 4 4 4 4 2

⎪ = − + +

2 2

y x ax a

⎪

⎩ S 4 4 ⎞

⎛

⎞

⎛ 2 2

a a ⎟

⎜

⎟

⎜ − −

Per cui i punti di intersezione sono a a

2 , , 2 , ⎟

⎜

⎟

⎜ ⎠

⎝

⎠

⎝ 2 2

Rappresentiamo le parabole su un unico grafico: 1

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L’area della regione di piano di interesse non è altro che:

⎡ ⎤

⎛ ⎞ ⎛ ⎞

a a

2 2

1 1 1 1 1

∫ ∫

= − + + − + + − = −

⎟⎠ ⎟⎠

⎜⎝ ⎜⎝

2 2 2 2 2 2

⎢⎣ ⎥⎦ 2

A x ax a x ax a dx a x dx

4 4 4 4 2

− −

a a

2 2

a

2

⎡ ⎤

1 4 4 16

= − + − =

−

2 3 3 3 3 3 3

2 4 4

a x x a a a a a

⎢⎣ ⎥⎦

6 3 3 3

− a

2 128 16 128

= = → = → =

3 3

Ora imponendo che si ricava 8 2

A a a a

3 3 3

( )

Calcoliamo le due tangenti nel punto .

4

, 2 1 1 1 1

= + − = + −

2 2 2

La tangente alla parabola di equazione 4 ha equazione

y x ax a x x

4 4 4 2

⎛ ⎞

( )

( ) 1 1 5

− = − = = + =

⎜ ⎟

I

y 2 m x 4 con per cui la tangente ha equazione

m y x

2 ⎝ ⎠

2 2 2

=

x 4

5

= −

: 8

t y x

1 2 1 1 1 1

= − + + = − + +

2 2 2

La tangente alla parabola di equazione 4 ha equazione

y x ax a x x

S 4 4 4 2

⎞

⎛

( )

( ) 1 1 3

− = − = −

= = − + ⎟

⎜

I

con per cui la tangente ha equazione

2 4 2

y m x m y x

S ⎠

⎝ 2 2 2

=

x 4

3

= − +

: 8

t y x

2 2

Consideriamo la figura sottostante: 2

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Calcolo dei punti P, Q ed R.

=

⎧ x 0

⎪ ( )

⇒ =

⎨

Punto P: P 0

,.

8

3

= −

y x

8

⎪⎩ 2

=

⎧ y 0

⎪ ⎛ ⎞

16

⇒ = ⎜ ⎟

⎨

Punto Q: Q ,.

0

5

= − + ⎝ ⎠

5

y 8 x

⎪⎩ 2

=

⎧ y 0

⎪ ⎛ ⎞

16

⇒ = ⎜ ⎟

⎨ Q ,.

0

Punto R: 3

= − ⎝ ⎠

3

⎪⎩ y 8 x

2

Ora si ha: 3

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= −

A A A

OPBQ OPR BQR 16

8 *

OP OR

* 64

3

= = =

A

OPR 2 2 3

⎞

⎛ 16 16

− ⎟

⎜

2 * ⎠

⎝

BT QR

* 32

3 5 =

=

A

BQR 2 15

2 64 32 288 96

= − = − = =

Quindi A A A

OPBQ OPR BQR 3 15 15 5

Consideriamo ora la figura seguente:

I punti O’, Q’, P’, B’ per come definiti punti medi dei segmenti hanno coordinate: 4

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+ + ⎞

⎛ x x y y ( )

=

= ⎟

⎜ O P O P

<
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