Gọi \(M\left( {{x_M};{y_M}} \right)\) là một điểm thuộc \(\left( C \right):y = {x^3} - 3{x^2} + 2,\) biết tiếp tuyến của \(\left( C \right)\) tại \(M\) cắt \(\left( C \right)\) tại điểm \(N\left( {{x_N};{y_N}} \right)\) (khác \(M\)) sao cho \(P = 5x_M^2 + x_N^2\) đạt giá trị nhỏ nhất. Tính \(OM.\)

Đáp án D.

Hàm số \(y = {x^3} - 3{x^2} + 2\)

TXĐ: \(D = \mathbb{R}\)

Ta có: \(y' = 3{x^2} - 6x \Rightarrow \) Tiếp tuyến của \(\left( C \right)\) tại \(M\left( {{x_M};{y_M}} \right)\) có phương trình là:

\(y = \left( {3x_M^2 - 6{x_M}} \right)\left( {x - {x_M}} \right) + x_M^3 - 3x_M^2 + 2\)

Tiếp tuyến của \(\left( C \right)\) tại \(M\) cắt \(\left( C \right)\) tại điểm \(N\left( {{x_N};{y_N}} \right)\) (khác \(M)\) nên \({x_M};{x_N}\) là nghiệm của phương trình: \({x^3} - 3{x^2} + 2 = \left( {3x_M^2 - 6{x_M}} \right)\left( {x - {x_M}} \right) + x_M^3 - 3x_M^2 + 2\)

\( \Leftrightarrow \left( {{x^3} - x_M^3} \right) - 3\left( {{x^2} - x_M^2} \right) - \left( {3x_M^2 - 6{x_M}} \right)\left( {x - {x_M}} \right) = 0\)

\( \Leftrightarrow {\left( {x - {x_M}} \right)^2}\left( {x + 2{x_M} - 3} \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = {x_M}\\x = - 2{x_M} + 3\end{array} \right.\)

\(M\) khác \(N \Leftrightarrow {x_M} \ne - 2{x_M} + 3 \Leftrightarrow 3{x_M} \ne 3 \Leftrightarrow {x_M} \ne 1 \Rightarrow {x_N} = - 2{x_M} + 3\)

Khi đó: \(P = 5x_M^2 + x_N^2 = 5x_M^2 + {\left( { - 2x_M^{} + 3} \right)^2} = 9x_M^2 - 12{x_M} + 9 = {\left( {3{x_M} - 2} \right)^2} + 5 \ge 5\) với \(\forall {x_M}\)

Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow {\left( {3{x_M} - 2} \right)^2} = 0 \Leftrightarrow 3{x_M} - 2 = 0 \Leftrightarrow 3{x_M} = 2 \Leftrightarrow {x_M} = \frac{2}{3}\) (thỏa mãn)

Với \({x_M} = \frac{2}{3} \Rightarrow {y_M} = \frac \Rightarrow OM = \sqrt {{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2} + {{\left( {\frac} \right)}^2}} = \frac{{10\sqrt {10} }}\)

Vậy \(OM = \frac{{10\sqrt {10} }}.\)