Tìm m để khoảng cách từ gốc tọa độ O đến đường thẳng d: y = mx – m + 1 (m ≠ 0) lớn nhất.

Lời giải

Đáp án đúng là: D

Gọi A, B lần lượt là giao điểm của đường thẳng d với các trục Oy, Ox.

Với x = 0, ta có: y = –m + 1. Suy ra tọa độ A(0; –m + 1).

Với y = 0, ta có: \(x = \frac{{m - 1}}{m}\). Suy ra tọa độ \(B\left( {\frac{{m - 1}}{m};0} \right)\).

Kẻ OH vuông góc với AB.

Khi đó khoảng cách từ gốc tọa độ O đến đường thẳng d là lớn nhất.

⇔ OH lớn nhất.

Ta có OA = |–m + 1|, \[OB = \left| {\frac{{m - 1}}{m}} \right|\].

Tam giác OAB vuông tại O có OH là đường cao:

\(\frac{1}{{O{H^2}}} = \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}} = \frac{1}{{{{\left( {m - 1} \right)}^2}}} + \frac{{{m^2}}}{{{{\left( {m - 1} \right)}^2}}} = \frac{{{m^2} + 1}}{{{{\left( {m - 1} \right)}^2}}}\).

Suy ra \(O{H^2} = \frac{{{{\left( {m - 1} \right)}^2}}}{{{m^2} + 1}}\).

Do đó \(OH = \frac{{\left| {m - 1} \right|}}{{\sqrt {{m^2} + 1} }}\).

Áp dụng bất đẳng thức Bunhiaxcopki, ta có: \(\frac{{\left| {m - 1} \right|}}{{\sqrt {{m^2} + 1} }} \le \sqrt {2.\frac{{{m^2} + 1}}{{{m^2} + 1}}} = \sqrt 2 \).

Dấu “=” xảy ra ⇔ m = –1.

Vậy m = –1 thỏa mãn yêu cầu bài toán.

Do đó ta chọn phương án D.