Câu 1.
a) Ta có:
\[ I = \int^b_a 6x^5 dx = \int^b_a (6x^5 + x) dx - \int^b_a x dx = 8 - 3 = 5. \]
Vậy $I = 5.$
b) Ta có:
\[ J = \int^b_0 x^5 dx. \]
Do đó:
\[ J = \frac{1}{6} x^6 \Bigg|^b_0 = \frac{1}{6} b^6. \]
Mặt khác, ta biết rằng:
\[ I = \int^b_a 6x^5 dx = 6 \int^b_a x^5 dx = 6 \left( \frac{1}{6} x^6 \Bigg|^b_a \right) = b^6 - a^6. \]
Vì $I = 5$, nên:
\[ b^6 - a^6 = 5. \]
Do đó:
\[ J = \frac{1}{6} b^6 = \frac{1}{6} (b^6) = \frac{1}{6} (5 + a^6) = \frac{5}{6} + \frac{a^6}{6}. \]
Nhưng vì $J = 5I$, nên:
\[ J = 5 \times 5 = 25. \]
c) Ta có:
\[ \int^1_{-1} |6x^5| dx = \int^{-1}_0 (-6x^5) dx + \int^1_0 6x^5 dx. \]
Tính từng phần:
\[ \int^{-1}_0 (-6x^5) dx = -6 \int^{-1}_0 x^5 dx = -6 \left( \frac{1}{6} x^6 \Bigg|^{-1}_0 \right) = -6 \left( \frac{1}{6} (-1)^6 - 0 \right) = -6 \left( \frac{1}{6} \right) = -1. \]
\[ \int^1_0 6x^5 dx = 6 \int^1_0 x^5 dx = 6 \left( \frac{1}{6} x^6 \Bigg|^1_0 \right) = 6 \left( \frac{1}{6} (1)^6 - 0 \right) = 6 \left( \frac{1}{6} \right) = 1. \]
Vậy:
\[ \int^1_{-1} |6x^5| dx = -1 + 1 = 0. \]
d) Ta có:
\[ I = \int^b_a 6x^5 dx = 6 \int^b_a x^5 dx = 6 \left( \frac{1}{6} x^6 \Bigg|^b_a \right) = b^6 - a^6. \]
Vì $I = 728$, nên:
\[ b^6 - a^6 = 728. \]
Ta cũng biết rằng:
\[ a^3 + b^3 = 28. \]
Ta cần tìm $a^3 - b^3$. Ta có:
\[ (a^3 + b^3)(a^3 - b^3) = a^6 - b^6. \]
Vì $a^6 - b^6 = -(b^6 - a^6) = -728$, nên:
\[ 28(a^3 - b^3) = -728. \]
Do đó:
\[ a^3 - b^3 = \frac{-728}{28} = -26. \]
Đáp số:
a) $I = 5.$
b) $J = 25.$
c) $\int^1_{-1} |6x^5| dx = 0.$
d) $a^3 - b^3 = -26.$
Câu 2.
Để giải quyết các khẳng định trên, chúng ta sẽ lần lượt kiểm tra từng khẳng định dựa trên thông tin đã cho.
Khẳng định a) \( F(x) = x^4 - 3x^2 + 2 \)
Ta kiểm tra xem \( F(x) = x^4 - 3x^2 + 2 \) có phải là một nguyên hàm của \( f(x) = 4x^3 - 6x \) hay không.
Tính đạo hàm của \( F(x) \):
\[ F'(x) = \frac{d}{dx}(x^4 - 3x^2 + 2) = 4x^3 - 6x \]
Như vậy, \( F'(x) = f(x) \), do đó \( F(x) = x^4 - 3x^2 + 2 \) là một nguyên hàm của \( f(x) \).
Tiếp theo, ta kiểm tra điều kiện \( F(0) = 2 \):
\[ F(0) = 0^4 - 3 \cdot 0^2 + 2 = 2 \]
Do đó, khẳng định a) là đúng.
Khẳng định b) \( F(x) = f'(x) \)
Ta tính đạo hàm của \( f(x) \):
\[ f'(x) = \frac{d}{dx}(4x^3 - 6x) = 12x^2 - 6 \]
Như vậy, \( F(x) = f'(x) \) không phải là một nguyên hàm của \( f(x) \). Do đó, khẳng định b) là sai.
Khẳng định c) \( F'(x) = f(x) \)
Theo định nghĩa của nguyên hàm, nếu \( F(x) \) là một nguyên hàm của \( f(x) \), thì \( F'(x) = f(x) \). Như đã kiểm tra ở khẳng định a), \( F(x) = x^4 - 3x^2 + 2 \) là một nguyên hàm của \( f(x) \), do đó \( F'(x) = f(x) \).
Do đó, khẳng định c) là đúng.
Khẳng định d) \( F(1) = 3 \)
Ta tính \( F(1) \) với \( F(x) = x^4 - 3x^2 + 2 \):
\[ F(1) = 1^4 - 3 \cdot 1^2 + 2 = 1 - 3 + 2 = 0 \]
Như vậy, \( F(1) = 0 \), không phải là 3. Do đó, khẳng định d) là sai.
Kết luận:
- Khẳng định a) là đúng.
- Khẳng định b) là sai.
- Khẳng định c) là đúng.
- Khẳng định d) là sai.
Câu 3.
a) Mặt phẳng $(\alpha)$ đi qua $M(2;3;-1)$ và cắt các trục Ox, Oy, Oz lần lượt tại 3 điểm A, B, C sao cho điểm M là trực tâm tam giác ABC.
Phương trình mặt phẳng $(\alpha)$ có dạng: $\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1$.
Do M là trực tâm tam giác ABC nên MA vuông góc với BC, MB vuông góc với AC.
$\overrightarrow{MA} = (-2; -3; 1)$, $\overrightarrow{MB} = (-2; b-3; 1)$, $\overrightarrow{MC} = (-2; -3; c+1)$.
Ta có: $\overrightarrow{MA} \cdot \overrightarrow{BC} = 0$ và $\overrightarrow{MB} \cdot \overrightarrow{AC} = 0$.
Từ đó suy ra: $(-2)(-2) + (-3)(-3) + (1)(c+1) = 0$ và $(-2)(-2) + (b-3)(-3) + (1)(c+1) = 0$.
Giải hệ phương trình này ta tìm được $a = 7$, $b = \frac{7}{3}$, $c = -14$.
Vậy phương trình mặt phẳng $(\alpha)$ là: $\frac{x}{7} + \frac{y}{\frac{7}{3}} + \frac{z}{-14} = 1$ hay $2x + 3y + z - 14 = 0$.
b) Mặt phẳng (R) đi qua $M(2;3;-1)$, song song với trục Oy và vuông góc với mặt phẳng (P).
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) là $\overrightarrow{n} = (1; 2; -3)$.
Mặt phẳng (R) song song với trục Oy nên vectơ pháp tuyến của nó có dạng $\overrightarrow{n_R} = (a; 0; b)$.
Do mặt phẳng (R) vuông góc với mặt phẳng (P) nên $\overrightarrow{n_R} \cdot \overrightarrow{n} = 0$.
Từ đó suy ra: $a \cdot 1 + 0 \cdot 2 + b \cdot (-3) = 0$ hay $a - 3b = 0$.
Chọn $a = 3$, $b = 1$ thì $\overrightarrow{n_R} = (3; 0; 1)$.
Phương trình mặt phẳng (R) là: $3(x - 2) + 1(z + 1) = 0$ hay $3x + z - 5 = 0$.
c) Mặt phẳng (Q) qua điểm $M(2;3;-1)$ và song song với mặt phẳng (P).
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) là $\overrightarrow{n} = (1; 2; -3)$.
Mặt phẳng (Q) song song với mặt phẳng (P) nên vectơ pháp tuyến của nó cũng là $\overrightarrow{n} = (1; 2; -3)$.
Phương trình mặt phẳng (Q) là: $1(x - 2) + 2(y - 3) - 3(z + 1) = 0$ hay $x + 2y - 3z + 11 = 0$.
d) Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng $(P):~x+2y-3z+1=0$ là $\overrightarrow{n} = (1; 2; -3)$.