Question

Un segmento que pasa por el foco $F$ de una parábola con vértice $V$ es perpendicular a $\overline{FV}$ e interseca la parábola en los puntos $A$ y $B.$ ¿Cuánto vale $\cos(\angle AVB)$ ?

A segment through the focus $F$ of a parabola with vertex $V$ is perpendicular to $\overline{FV}$ and intersects the parabola in points $A$ and $B.$ What is $\cos(\angle AVB)?$

$-\dfrac{3\sqrt{5}}{7}$

$-\dfrac{2\sqrt{5}}{5}$

$-\dfrac{4}{5}$

$-\dfrac{3}{5}$

$-\dfrac{1}{2}$

Solución:

Sea $p=FV$ y sea la directriz $\ell.$ Proyectando $F$ y $B$ sobre $\ell,$ la propiedad foco-directriz da $FB=2p$ (la distancia de $B$ a $\ell$ ), y por el Teorema de Pitágoras $\begin{aligned} VB&=\sqrt{FV^2+FB^2} \\ &=\sqrt{p^2+4p^2}=\sqrt5\,p. \end{aligned}$

Entonces $\cos(\angle FVB)=\dfrac{FV}{VB}$ $=\dfrac{p}{\sqrt5\,p}$ $=\dfrac{1}{\sqrt5}.$ Como $\angle AVB=2\angle FVB,$ $\begin{aligned} \cos(\angle AVB) &=2\cos^2(\angle FVB) \\ &\quad {}-1 \\ &=2\cdot\dfrac15-1 \\ &=-\dfrac35. \end{aligned}$

Por lo tanto, la respuesta correcta es D.

Let $p=FV$ and let the directrix be $\ell.$ Projecting $F$ and $B$ onto $\ell,$ the focus-directrix property gives $FB=2p$ (the distance from $B$ to $\ell$ ), and by the Pythagorean Theorem $\begin{aligned} VB&=\sqrt{FV^2+FB^2} \\ &=\sqrt{p^2+4p^2}=\sqrt5\,p. \end{aligned}$

Then $\cos(\angle FVB)=\dfrac{FV}{VB}$ $=\dfrac{p}{\sqrt5\,p}$ $=\dfrac{1}{\sqrt5}.$ Since $\angle AVB=2\angle FVB,$ $\begin{aligned} \cos(\angle AVB) &=2\cos^2(\angle FVB) \\ &\quad {}-1 \\ &=2\cdot\dfrac15-1 \\ &=-\dfrac35. \end{aligned}$

Thus, the correct answer is D.

2011 AMC 12B Problema 14

Solución:

El Problema 14 en otros años