Câu 3:
Trước hết, ta xác định phương trình của parabol. Ta giả sử phương trình của parabol có dạng:
\[ y = ax^2 + bx + c \]
Do cổng đi qua gốc tọa độ O(0,0), ta có:
\[ c = 0 \]
Vậy phương trình trở thành:
\[ y = ax^2 + bx \]
Ta biết rằng OA = 4m, tức là điểm A có tọa độ (4,0). Thay vào phương trình:
\[ 0 = a(4)^2 + b(4) \]
\[ 0 = 16a + 4b \]
\[ 4b = -16a \]
\[ b = -4a \]
Tiếp theo, ta biết rằng điểm M nằm trên cổng cách mặt đất một khoảng MH = 5,25m và khoảng cách từ H đến O bằng 1,05m. Tức là tọa độ của điểm M là (1,05, 5,25). Thay vào phương trình:
\[ 5,25 = a(1,05)^2 + b(1,05) \]
\[ 5,25 = a(1,1025) + b(1,05) \]
\[ 5,25 = 1,1025a + 1,05b \]
Thay \( b = -4a \) vào phương trình trên:
\[ 5,25 = 1,1025a + 1,05(-4a) \]
\[ 5,25 = 1,1025a - 4,2a \]
\[ 5,25 = -3,0975a \]
\[ a = \frac{5,25}{-3,0975} \]
\[ a \approx -1,695 \]
Vậy \( b = -4a \):
\[ b = -4(-1,695) \]
\[ b \approx 6,78 \]
Phương trình của parabol là:
\[ y = -1,695x^2 + 6,78x \]
Để tìm chiều cao của cổng ở vị trí cao nhất, ta cần tìm đỉnh của parabol. Tọa độ đỉnh của parabol \( y = ax^2 + bx \) là:
\[ x = -\frac{b}{2a} \]
\[ x = -\frac{6,78}{2(-1,695)} \]
\[ x \approx 2 \]
Thay \( x = 2 \) vào phương trình của parabol để tìm y:
\[ y = -1,695(2)^2 + 6,78(2) \]
\[ y = -1,695(4) + 13,56 \]
\[ y = -6,78 + 13,56 \]
\[ y = 6,78 \]
Vậy chiều cao của cổng ở vị trí cao nhất là 6,78m.
Câu 4:
Trước tiên, ta xác định các vectơ liên quan:
- Vectơ $\overrightarrow{AB}$ là vectơ chỉ từ điểm A đến điểm B.
- Vectơ $\overrightarrow{AC}$ là vectơ chỉ từ điểm A đến điểm C.
Hình vuông ABCD có cạnh bằng 2a, do đó:
- Độ dài cạnh AB là 2a.
- Độ dài cạnh AC là $2a\sqrt{2}$ (vì AC là đường chéo của hình vuông).
Ta biết rằng trong hình vuông, góc giữa hai vectơ $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{AC}$ là 45°.
Tích vô hướng của hai vectơ $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{AC}$ được tính theo công thức:
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = |\overrightarrow{AB}| \cdot |\overrightarrow{AC}| \cdot \cos(\theta) \]
Trong đó:
- $|\overrightarrow{AB}| = 2a$
- $|\overrightarrow{AC}| = 2a\sqrt{2}$
- $\theta = 45^\circ$
Biết rằng $\cos(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2}$, ta thay vào công thức:
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 2a \cdot 2a\sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \]
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 2a \cdot 2a \cdot \sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \]
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 2a \cdot 2a \cdot 1 \]
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 4a^2 \]
Vậy, tích vô hướng của hai vectơ $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{AC}$ là $4a^2$.