Чтобы определить, пересекаются ли парабола ( y = \frac{1}{4}x^2 ) и прямая ( y = 5x - 16 ), нужно решить систему уравнений:
- ( y = \frac{1}{4}x^2 )
- ( y = 5x - 16 )
Подставим выражение для ( y ) из второго уравнения в первое:
[ \frac{1}{4}x^2 = 5x - 16 ]
Перепишем уравнение в стандартной форме квадратного уравнения:
[ \frac{1}{4}x^2 - 5x + 16 = 0 ]
Умножим все члены уравнения на 4, чтобы избавиться от дроби:
[ x^2 - 20x + 64 = 0 ]
Теперь решим это квадратное уравнение. Используем дискриминант ( D ), который определяется формулой:
[ D = b^2 - 4ac ]
где ( a = 1 ), ( b = -20 ), ( c = 64 ). Подставим и найдем дискриминант:
[ D = (-20)^2 - 4 \times 1 \times 64 = 400 - 256 = 144 ]
Так как дискриминант положительный (( D = 144 )), уравнение имеет два различных действительных корня. Найдем их, используя формулы корней квадратного уравнения:
[ x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{20 \pm \sqrt{144}}{2} = \frac{20 \pm 12}{2} ]
[ x_1 = \frac{20 + 12}{2} = 16 ]
[ x_2 = \frac{20 - 12}{2} = 4 ]
Теперь, когда мы нашли ( x_1 ) и ( x_2 ), подставим оба значения в любое из исходных уравнений, чтобы найти соответствующие значения ( y ). Используем уравнение прямой ( y = 5x - 16 ) для этого:
[ y_1 = 5 \times 16 - 16 = 80 - 16 = 64 ]
[ y_2 = 5 \times 4 - 16 = 20 - 16 = 4 ]
Итак, точки пересечения параболы и прямой имеют координаты ( (16, 64) ) и ( (4, 4) ).