Question Number 150429 by ZiYangLee last updated on 12/Aug/21
$$\mathrm{Find}\:\mathrm{the}\:\mathrm{equations}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{common} \\ $$$$\mathrm{tangents}\:\mathrm{to}\:\mathrm{the}\:\mathrm{parabola}\:{y}^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}{x}\:\mathrm{and} \\ $$$$\mathrm{the}\:\mathrm{parabola}\:{x}^{\mathrm{2}} =\mathrm{2}{y}−\mathrm{3}. \\ $$
Answered by Olaf_Thorendsen last updated on 12/Aug/21
$$\mathrm{If}\:\Delta\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{tangent}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{parabola} \\ $$$${y}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{at}\:{x}_{\mathrm{0}} \:: \\ $$$$\Delta\::\:{y}−{y}_{\mathrm{0}} \:=\:\frac{{dy}}{{dx}}\left({x}_{\mathrm{0}} \right).\left({x}−{x}_{\mathrm{0}} \right) \\ $$$$\Delta\::\:{y}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\:=\:{x}_{\mathrm{0}} \left({x}−{x}_{\mathrm{0}} \right) \\ $$$$\Delta\::\:{y}\:=\:{x}_{\mathrm{0}} {x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{If}\:\Delta'\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{tangent}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{parabola} \\ $$$${x}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{y}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{at}\:{y}_{\mathrm{1}} \:: \\ $$$$\Delta'\::\:{x}−{x}_{\mathrm{1}} \:=\:\frac{{dx}}{{dy}}\left({y}_{\mathrm{1}} \right).\left({y}−{y}_{\mathrm{1}} \right) \\ $$$$\Delta'\::\:{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} \:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} \left({y}−{y}_{\mathrm{1}} \right) \\ $$$$\Delta'\::\:{x}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} {y}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} \\ $$$$\Delta'\::\:{y}\:=\:\frac{\mathrm{2}}{{y}_{\mathrm{1}} }{x}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} \\ $$$$ \\ $$$$\Delta\:\mathrm{and}\:\Delta'\:\mathrm{are}\:\mathrm{the}\:\mathrm{same}\:\mathrm{tangent}\:\mathrm{if}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{equation}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{same}\:: \\ $$$${x}_{\mathrm{0}} \:=\:\frac{\mathrm{2}}{{y}_{\mathrm{1}} }\:\mathrm{and}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{x}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} \\ $$$$−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\frac{\mathrm{4}}{{y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} \\ $$$${y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$$\left({y}_{\mathrm{1}} +\mathrm{1}\right)\left({y}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{y}_{\mathrm{1}} +\mathrm{4}\right)\:=\:\mathrm{0} \\ $$$$\left({y}_{\mathrm{1}} +\mathrm{1}\right)\left({y}_{\mathrm{1}} −\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \:=\:\mathrm{0} \\ $$$${y}_{\mathrm{1}} \:=\:−\mathrm{1}\:\mathrm{or}\:+\mathrm{2} \\ $$$$\Delta'\::\:{y}\:=\:\frac{\mathrm{2}}{{y}_{\mathrm{1}} }{x}\:+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{y}_{\mathrm{1}} \\ $$$$\Delta'\::\:{y}\:=\:−\mathrm{2}{x}\:−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{or}\:{y}\:=\:{x}+\mathrm{1} \\ $$