Câu 1.
Để tính phương sai của mẫu số liệu ghép nhóm, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm trung vị của mỗi nhóm:
- Nhóm [1; 3): Trung vị là $\frac{1 + 3}{2} = 2$
- Nhóm [3; 5): Trung vị là $\frac{3 + 5}{2} = 4$
- Nhóm [5; 7): Trung vị là $\frac{5 + 7}{2} = 6$
- Nhóm [7; 9): Trung vị là $\frac{7 + 9}{2} = 8$
- Nhóm [9; 11): Trung vị là $\frac{9 + 11}{2} = 10$
2. Tính tổng số học sinh:
\[
n = 5 + 2 + 1 + 10 + 8 = 26
\]
3. Tính trung bình cộng của mẫu số liệu:
\[
\bar{x} = \frac{(2 \times 5) + (4 \times 2) + (6 \times 1) + (8 \times 10) + (10 \times 8)}{26}
\]
\[
\bar{x} = \frac{10 + 8 + 6 + 80 + 80}{26} = \frac{184}{26} \approx 7.0769
\]
4. Tính phương sai:
Phương sai được tính theo công thức:
\[
s^2 = \frac{\sum_{i=1}^{k} f_i (x_i - \bar{x})^2}{n}
\]
Trong đó, $f_i$ là tần số của nhóm thứ i, $x_i$ là trung vị của nhóm thứ i, và $\bar{x}$ là trung bình cộng.
Ta tính từng phần:
\[
(2 - 7.0769)^2 \times 5 = (-5.0769)^2 \times 5 = 25.773 \times 5 = 128.865
\]
\[
(4 - 7.0769)^2 \times 2 = (-3.0769)^2 \times 2 = 9.467 \times 2 = 18.934
\]
\[
(6 - 7.0769)^2 \times 1 = (-1.0769)^2 \times 1 = 1.160 \times 1 = 1.160
\]
\[
(8 - 7.0769)^2 \times 10 = (0.9231)^2 \times 10 = 0.852 \times 10 = 8.520
\]
\[
(10 - 7.0769)^2 \times 8 = (2.9231)^2 \times 8 = 8.544 \times 8 = 68.352
\]
Tổng các giá trị này là:
\[
128.865 + 18.934 + 1.160 + 8.520 + 68.352 = 225.831
\]
Phương sai là:
\[
s^2 = \frac{225.831}{26} \approx 8.686
\]
Kết quả làm tròn đến hàng phần mười:
\[
s^2 \approx 8.7
\]
Đáp số: Phương sai của mẫu số liệu ghép nhóm là 8.7.
Câu 2.
Để tìm tốc độ trung bình \( v \) sao cho chi phí tiền xăng \( C(v) \) là thấp nhất, ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm đạo hàm của \( C(v) \):
\[ C(v) = \frac{5v}{7} + \frac{21780}{7v} \]
Đạo hàm của \( C(v) \):
\[ C'(v) = \frac{d}{dv}\left(\frac{5v}{7}\right) + \frac{d}{dv}\left(\frac{21780}{7v}\right) \]
\[ C'(v) = \frac{5}{7} - \frac{21780}{7v^2} \]
2. Tìm điểm cực tiểu của \( C(v) \):
Đặt \( C'(v) = 0 \):
\[ \frac{5}{7} - \frac{21780}{7v^2} = 0 \]
\[ \frac{5}{7} = \frac{21780}{7v^2} \]
\[ 5v^2 = 21780 \]
\[ v^2 = \frac{21780}{5} \]
\[ v^2 = 4356 \]
\[ v = \sqrt{4356} \]
\[ v = 66 \]
3. Kiểm tra điều kiện \( 0 \leq v \leq 110 \):
\( v = 66 \) nằm trong khoảng \( 0 \leq v \leq 110 \).
4. Xác định giá trị cực tiểu:
Ta kiểm tra đạo hàm thứ hai \( C''(v) \):
\[ C''(v) = \frac{d}{dv}\left(\frac{5}{7} - \frac{21780}{7v^2}\right) \]
\[ C''(v) = \frac{d}{dv}\left(- \frac{21780}{7v^2}\right) \]
\[ C''(v) = \frac{43560}{7v^3} \]
Tại \( v = 66 \):
\[ C''(66) = \frac{43560}{7 \times 66^3} > 0 \]
Vì \( C''(66) > 0 \), nên \( v = 66 \) là điểm cực tiểu của \( C(v) \).
5. Kết luận:
Chi phí tiền xăng là thấp nhất khi tốc độ trung bình \( v = 66 \) km/h.
Đáp số: \( v = 66 \) km/h.
Câu 3.
Trước tiên, ta xác định tọa độ của các đỉnh của hình hộp $ABCD.A_1B_1C_1D_1$ trong hệ tọa độ Oxyz.
- Điểm $A$ trùng với gốc tọa độ, do đó tọa độ của $A$ là $(0;0;0)$.
- Điểm $B$ nằm trên tia Ox, do đó tọa độ của $B$ là $(7;0;0)$.
- Điểm $D$ nằm trên tia Oy, do đó tọa độ của $D$ là $(0;3;0)$.
- Điểm $A_1$ nằm trên tia Oz, do đó tọa độ của $A_1$ là $(0;0;5)$.
Tiếp theo, ta xác định tọa độ của điểm $C_1$. Vì $C_1$ là đỉnh của hình hộp đối diện với $A$, nên tọa độ của $C_1$ sẽ là $(7;3;5)$.
Bây giờ, ta tìm tọa độ của trung điểm $M$ của đoạn thẳng $AC_1$. Công thức tính tọa độ trung điểm của đoạn thẳng giữa hai điểm $(x_1, y_1, z_1)$ và $(x_2, y_2, z_2)$ là:
\[
\left( \frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2}, \frac{z_1 + z_2}{2} \right)
\]
Áp dụng công thức này cho đoạn thẳng $AC_1$:
\[
M = \left( \frac{0 + 7}{2}, \frac{0 + 3}{2}, \frac{0 + 5}{2} \right) = \left( \frac{7}{2}, \frac{3}{2}, \frac{5}{2} \right)
\]
Do đó, tọa độ của $M$ là $\left( \frac{7}{2}, \frac{3}{2}, \frac{5}{2} \right)$.
Cuối cùng, ta tính giá trị của biểu thức $P = 2a - 3b + 2c$ với $a = \frac{7}{2}$, $b = \frac{3}{2}$, và $c = \frac{5}{2}$:
\[
P = 2 \left( \frac{7}{2} \right) - 3 \left( \frac{3}{2} \right) + 2 \left( \frac{5}{2} \right)
\]
\[
P = 7 - \frac{9}{2} + 5
\]
\[
P = 7 + 5 - \frac{9}{2}
\]
\[
P = 12 - \frac{9}{2}
\]
\[
P = \frac{24}{2} - \frac{9}{2}
\]
\[
P = \frac{15}{2}
\]
\[
P = 7.5
\]
Vậy giá trị của $P$ là $7.5$.
Câu 4.
Để tìm khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm đã cho, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tính tổng số người trong mẫu số liệu:
\[
n = 29 + 26 + 24 + 2 + 28 = 109
\]
2. Xác định các chỉ số Q1 và Q3:
- Chỉ số Q1 (tứ phân vị thứ nhất) nằm ở vị trí $\frac{n}{4} = \frac{109}{4} = 27,25$.
- Chỉ số Q3 (tứ phân vị thứ ba) nằm ở vị trí $\frac{3n}{4} = \frac{3 \times 109}{4} = 81,75$.
3. Xác định khoảng chứa Q1 và Q3:
- Tính tổng dãy số người từ dưới lên:
\[
29 < 27,25 < 55 \quad \text{(vì 29 + 26 = 55)}
\]
Do đó, Q1 nằm trong khoảng [31; 41).
- Tương tự, tính tổng dãy số người từ dưới lên:
\[
55 < 81,75 < 79 \quad \text{(vì 29 + 26 + 24 = 79)}
\]
Do đó, Q3 nằm trong khoảng [41; 51).
4. Tìm giá trị cụ thể của Q1 và Q3:
- Q1 nằm trong khoảng [31; 41). Ta sử dụng công thức để tìm giá trị cụ thể:
\[
Q1 = 31 + \left( \frac{27,25 - 29}{26} \right) \times 10 = 31 + \left( \frac{-1,75}{26} \right) \times 10 = 31 - 0,673 = 30,327 \approx 30,3
\]
- Q3 nằm trong khoảng [41; 51). Ta sử dụng công thức tương tự:
\[
Q3 = 41 + \left( \frac{81,75 - 55}{24} \right) \times 10 = 41 + \left( \frac{26,75}{24} \right) \times 10 = 41 + 11,146 = 52,146 \approx 52,1
\]
5. Kết luận:
- Khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm là từ 30,3 đến 52,1.
Do đó, khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm đã cho là:
\[
[30,3; 52,1]
\]
Câu 5.
Để tính độ lớn của hợp lực của ba lực $\overrightarrow{F_1}$, $\overrightarrow{F_2}$, $\overrightarrow{F_3}$, ta thực hiện theo các bước sau:
1. Tìm độ lớn của hợp lực của hai lực đầu tiên:
- Ta có $\overrightarrow{F_1}$ và $\overrightarrow{F_2}$ vuông góc với nhau.
- Độ lớn của hợp lực $\overrightarrow{F_{12}}$ của hai lực này là:
\[
F_{12} = \sqrt{F_1^2 + F_2^2} = \sqrt{8^2 + 3^2} = \sqrt{64 + 9} = \sqrt{73}
\]
2. Tìm độ lớn của hợp lực của ba lực:
- Ta có $\overrightarrow{F_{12}}$ và $\overrightarrow{F_3}$ cũng vuông góc với nhau.
- Độ lớn của hợp lực $\overrightarrow{F}$ của ba lực là:
\[
F = \sqrt{F_{12}^2 + F_3^2} = \sqrt{(\sqrt{73})^2 + 1^2} = \sqrt{73 + 1} = \sqrt{74}
\]
3. Làm tròn kết quả:
- $\sqrt{74} \approx 8.6$
Vậy độ lớn của hợp lực của ba lực là 8.6 N.
Câu 6.
Trước tiên, ta cần xác định các thông tin đã cho:
- \( OM = 53 \)
- \( (\overrightarrow{i}, \overrightarrow{OK}) = 51^\circ \)
- \( (\overrightarrow{OK}, \overrightarrow{OM}) = 50^\circ \)
Ta sẽ sử dụng các công thức về vectơ và hình học không gian để tính toán.
Bước 1: Xác định tọa độ của điểm \( K \):
- Vì \( K \) là hình chiếu vuông góc của \( M \) xuống mặt phẳng \( (Oxy) \), nên tọa độ của \( K \) là \( (a, b, 0) \).
Bước 2: Xác định tọa độ của vectơ \( \overrightarrow{OK} \) và \( \overrightarrow{OM} \):
- \( \overrightarrow{OK} = (a, b, 0) \)
- \( \overrightarrow{OM} = (a, b, c) \)
Bước 3: Áp dụng công thức cosin để tìm \( a \) và \( b \):
- Ta có \( |\overrightarrow{OK}| = \sqrt{a^2 + b^2} \)
- Ta cũng có \( |\overrightarrow{OM}| = 53 \)
Áp dụng công thức cosin cho góc giữa \( \overrightarrow{i} \) và \( \overrightarrow{OK} \):
\[ \cos(51^\circ) = \frac{\overrightarrow{i} \cdot \overrightarrow{OK}}{|\overrightarrow{i}| |\overrightarrow{OK}|} = \frac{a}{\sqrt{a^2 + b^2}} \]
\[ a = \sqrt{a^2 + b^2} \cos(51^\circ) \]
Áp dụng công thức cosin cho góc giữa \( \overrightarrow{OK} \) và \( \overrightarrow{OM} \):
\[ \cos(50^\circ) = \frac{\overrightarrow{OK} \cdot \overrightarrow{OM}}{|\overrightarrow{OK}| |\overrightarrow{OM}|} = \frac{a^2 + b^2}{\sqrt{a^2 + b^2} \cdot 53} \]
\[ \cos(50^\circ) = \frac{\sqrt{a^2 + b^2}}{53} \]
\[ \sqrt{a^2 + b^2} = 53 \cos(50^\circ) \]
Bước 4: Thay \( \sqrt{a^2 + b^2} \) vào phương trình của \( a \):
\[ a = 53 \cos(50^\circ) \cos(51^\circ) \]
Bước 5: Tính \( b \):
\[ b = \sqrt{(53 \cos(50^\circ))^2 - a^2} \]
Bước 6: Tính \( c \):
\[ c = \sqrt{53^2 - (a^2 + b^2)} \]
Bước 7: Tính tổng \( a + b + c \):
\[ a + b + c \approx 40.6 \]
Đáp số: \( a + b + c \approx 40.6 \)