Establece un sistema de coordenadas cartesiano con origen en el punto A, eje OX horizontal con sentido positivo hacia el punto D, y eje OY vertical con sentido positivo hacia el punto B.
Luego, plantea la ecuación de la circunferencia con centro en el punto O(0,5/2) y radio 5/2:
x2 + (y- 5/2)2 = 25/4, desarrollas el binomio elevado al cuadrado, haces pasaje de término, cancelas términos opuestos, y queda:
x2 + y2 - 5*y = 0 (1), y observa que los puntos de la semicircunferencia cumplen la condición: x > 0.
Luego, plantea la ecuación cartesiana explícita de la recta que pasa por el punto C(5,5) cuya pendiente indicamos con m:
y = m*(x-5) + 5 (2).
Luego, sustituyes la expresión señalada (2) en la ecuación señalada (1), y queda:
x2 + ( m*(x-5) + 5 )2 - 5*( m*(x-5) + 5 ) = 0, desarrollas el binomio elevado al cuadrado, distribuyes el tercer término, y queda:
x2 + m2*(x-5)2 + 10*m*(x-5) + 25 - 5*m*(x-5) - 25 = 0, reduces términos semejantes (observa que tienes cancelaciones), y queda:
x2 + m2*(x-5)2 + 5*m*(x-5) = 0, desarrollas el segundo y el tercer término y queda:
x2 + m2*x2 - 10*m2*x + 25*m2 + 5*m*x - 25*m = 0, ordenas términos, extraes factores comunes según las potencias de la incógnita x, y queda:
(1+m2)*x2 - 5*m*(2*m-1)*x - 25*m*(1-m) = 0 (3),
que es una ecuación polinómica cuadrática cuyos coeficientes son: a = (1+m2), b = -5*m*(2*m-1) y c = -25*m*(1-m);
luego, como la semicircunferencia tienes al punto T como único punto de contacto, planteas la condición de solución única para la ecuación cuadrática, y queda:
b2 - 4*a*c = 0, sustituyes las expresiones de los coeficientes, y queda:
25*m2*(2*m-1)2 - 4*(1+m2)*( -25*m*(1-m) ) = 0,
desarrollas el binomio elevado al cuadrado en el primer término, resuelves el coeficiente y ordenas factores en el segundo término, y queda:
25*m2*(4*m2 - 4*m + 1) + 100*m*(1-m)*(1+m2) = 0,
divides por (25*m) en todos los términos de la ecuación (observa en tu gráfico que la pendiente de la recta es distinta de cero), y queda:
m*(4*m2 - 4*m + 1) + 4*(1-m)*(1+m2) = 0, distribuyes en ambos términos, y queda:
4*m3 - 4*m2 + m + 4 + 4*m2 - 4*m - 4*m3 = 0, reduces términos semejantes (observa que tienes cancelaciones), y queda:
-3*m + 4 = 0, haces pasaje de término, luego de factor como divisor, y queda:
m = 4/3, que es la pendiente de la recta que pasa por los puntos C y T;
luego, sustituyes el valor remarcado en la ecuación de la recta señalada (2), y queda:
y = (4/3)*(x - 5) + 5, distribuyes el primer término, reduces términos semejantes, y queda:
y = (4/3)*x - 5/3 (4) que es la ecuación de la recta que pasa por los puntos C y T;
luego, reemplazas el valor de la pendiente en la ecuación señalada (3), resuelves coeficientes, y queda:
(25/9)*x2 - (100/9)*x + 100/9 = 0, multiplicas por 9/25 en todos los términos de la ecuación, y queda:
x2 - 4*x + 4 = 0,
que es una ecuación polinómica cuadrática cuya solución única es:
x = 2, que es la abscisa del punto T;
luego, reemplazas este último valor en la ecuación de la recta señalada (4), y queda:
y = 1, que es la ordenada del punto T, que queda expresado: T(2,1), y puedes verificar que pertenece a la semicircunferencia.
Luego, plantea las componentes de los vectores que tienes en tu enunciado, a partir de las coordenadas de los vértices: A(0,5), C(5,5) y D(5,0) y del punto T:
a = AC = < 5-0 , 5-5 > = < 5 , 0 >, de donde tienes: a = 5*< 1 , 0 >, y también tienes: (1/5)*a = < 1 , 0 > (5);
b = DC = < 5-5 , 5-0 > = < 0 , 5 >, de donde tienes: b = 5*< 0 , 1 >, y también tienes: (1/5)*b = < 0 , 1 > (6);
x = DT = < 2-5 , 1-0 > = < -3 , 1 >, de donde tienes: x = < -3 , 0 > + < 0 , 1 >, y también tienes: x = -3*< 1 , 0 > + < 0 , 1 > (7);
luego, reemplazas las expresiones vectoriales señaladas (5) (6) en la ecuación señalada (7), y queda:
x = -3*(1/5)*a + (1/5)*b, extraes factor común, y queda:
x = (1/5)*( -3*a + b ), ordenas términos en el agrupamiento, expresas al factor escalar como un divisor, y queda:
x = ( b - 3*a )/5,
por lo que tienes que la opción (A) es la respuesta correcta.
Espero haberte ayudado.