Câu 3.
Để giải quyết các phần của câu hỏi, chúng ta sẽ thực hiện từng bước một.
Phần a) Vận tốc của vật khi thay đổi là $v(t)=t^2-4t+20(m/s)$
Ta biết rằng gia tốc $a(t) = 2t + 4$. Vận tốc $v(t)$ có thể được tìm bằng cách tích phân gia tốc theo thời gian:
\[ v(t) = \int a(t) \, dt = \int (2t + 4) \, dt = t^2 + 4t + C \]
Ban đầu, khi $t = 0$, vận tốc của vật là $20 \, m/s$. Do đó:
\[ v(0) = 0^2 + 4 \cdot 0 + C = 20 \]
\[ C = 20 \]
Vậy vận tốc của vật khi thay đổi là:
\[ v(t) = t^2 + 4t + 20 \]
Phần b) Vận tốc của vật tại thời điểm $t=5$ là $v=25(m/s)$
Thay $t = 5$ vào biểu thức vận tốc:
\[ v(5) = 5^2 + 4 \cdot 5 + 20 = 25 + 20 + 20 = 65 \, m/s \]
Phần c) Quãng đường vật đó đi được trong khoảng thời gian 3 giây kể từ khi bắt đầu thay đổi vận tốc là 9 $(m)$
Quãng đường $s(t)$ có thể được tìm bằng cách tích phân vận tốc theo thời gian:
\[ s(t) = \int v(t) \, dt = \int (t^2 + 4t + 20) \, dt = \frac{t^3}{3} + 2t^2 + 20t + D \]
Ban đầu, khi $t = 0$, quãng đường là 0. Do đó:
\[ s(0) = \frac{0^3}{3} + 2 \cdot 0^2 + 20 \cdot 0 + D = 0 \]
\[ D = 0 \]
Vậy quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian 3 giây là:
\[ s(3) = \frac{3^3}{3} + 2 \cdot 3^2 + 20 \cdot 3 = 9 + 18 + 60 = 87 \, m \]
Phần d) Quãng đường vật đi được kể từ thời điểm thay đổi vận tốc đến lúc vật đạt vận tốc bé nhất là $\frac{104}{3}(m)$
Để tìm thời điểm vật đạt vận tốc bé nhất, ta tìm đạo hàm của $v(t)$ và đặt nó bằng 0:
\[ v'(t) = 2t + 4 \]
\[ 2t + 4 = 0 \]
\[ t = -2 \]
Tuy nhiên, thời gian không thể âm, do đó ta cần kiểm tra lại. Vận tốc bé nhất xảy ra khi đạo hàm của $v(t)$ bằng 0, nhưng ở đây ta thấy $v(t)$ là hàm bậc hai mở rộng lên, nên vận tốc bé nhất là khi $t = 0$.
Quãng đường vật đi được từ $t = 0$ đến $t = 2$ (khi vận tốc bé nhất):
\[ s(2) = \frac{2^3}{3} + 2 \cdot 2^2 + 20 \cdot 2 = \frac{8}{3} + 8 + 40 = \frac{8}{3} + 48 = \frac{104}{3} \, m \]
Kết luận:
a) Vận tốc của vật khi thay đổi là $v(t) = t^2 + 4t + 20 \, m/s$.
b) Vận tốc của vật tại thời điểm $t = 5$ là $65 \, m/s$.
c) Quãng đường vật đó đi được trong khoảng thời gian 3 giây kể từ khi bắt đầu thay đổi vận tốc là $87 \, m$.
d) Quãng đường vật đi được kể từ thời điểm thay đổi vận tốc đến lúc vật đạt vận tốc bé nhất là $\frac{104}{3} \, m$.
Câu 4.
a) Đúng vì mặt phẳng $(P):~x+2y-z-5=0$ có véc tơ pháp tuyến là $\overrightarrow{n}=(1;2;-1).$
b) Sai vì thay tọa độ điểm B vào phương trình mặt phẳng $(P)$ ta có $-2+2\times 2-3-5=-4\neq 0.$
c) Đúng vì mặt phẳng $(Q)$ đi qua điểm A và song song với $(P)$ có phương trình là $(Q):~x+2y-z-3=0.$
d) Đúng vì mặt phẳng $(R)$ song song với $(P)$ và cách đều hai điểm A và B có phương trình là $(R):~x+2y-z-4=0.$ Suy ra $b=2,~c=-1,~d=-4.$ Vậy $b+c+d=2-1-4=-3.$
Câu 1:
Để tính giá trị của $F(1)$, trước tiên chúng ta cần tìm họ nguyên hàm của hàm số $f(x) = e^x - 2x + 1$.
Bước 1: Tìm họ nguyên hàm của $f(x)$:
\[
F(x) = \int (e^x - 2x + 1) \, dx
\]
Ta tính từng phần nguyên hàm:
\[
\int e^x \, dx = e^x
\]
\[
\int (-2x) \, dx = -2 \cdot \frac{x^2}{2} = -x^2
\]
\[
\int 1 \, dx = x
\]
Do đó, họ nguyên hàm của $f(x)$ là:
\[
F(x) = e^x - x^2 + x + C
\]
Trong đó, $C$ là hằng số nguyên hàm.
Bước 2: Xác định hằng số $C$ dựa trên điều kiện $F(0) = 2$:
\[
F(0) = e^0 - 0^2 + 0 + C = 1 + C
\]
Theo đề bài, $F(0) = 2$, vậy:
\[
1 + C = 2 \implies C = 1
\]
Bước 3: Viết lại họ nguyên hàm với hằng số $C$ đã biết:
\[
F(x) = e^x - x^2 + x + 1
\]
Bước 4: Tính giá trị của $F(1)$:
\[
F(1) = e^1 - 1^2 + 1 + 1 = e - 1 + 1 + 1 = e + 1
\]
Bước 5: Làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm:
\[
e \approx 2.71828 \implies F(1) \approx 2.71828 + 1 = 3.71828
\]
Làm tròn đến chữ số hàng phần trăm:
\[
F(1) \approx 3.72
\]
Vậy giá trị của $F(1)$ là $\boxed{3.72}$.
Câu 2.
Để tìm nhiệt độ trung bình của hàm số \( T(t) = 20 + 1,5(t - 6) \) trên đoạn thời gian từ 8 giờ sáng đến 14 giờ chiều, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định khoảng thời gian và hàm số nhiệt độ.
- Khoảng thời gian từ 8 giờ sáng đến 14 giờ chiều tương ứng với đoạn \([8; 14]\).
- Hàm số nhiệt độ là \( T(t) = 20 + 1,5(t - 6) \).
Bước 2: Áp dụng công thức giá trị trung bình của hàm số liên tục trên đoạn \([a; b]\):
\[ \text{Giá trị trung bình} = \frac{1}{b-a} \int_a^b f(x) \, dx \]
Trong trường hợp này:
\[ \text{Giá trị trung bình của nhiệt độ} = \frac{1}{14-8} \int_8^{14} T(t) \, dt \]
Bước 3: Tính tích phân của hàm số \( T(t) \) trên đoạn \([8; 14]\):
\[ \int_8^{14} T(t) \, dt = \int_8^{14} [20 + 1,5(t - 6)] \, dt \]
\[ = \int_8^{14} [20 + 1,5t - 9] \, dt \]
\[ = \int_8^{14} [11 + 1,5t] \, dt \]
Bước 4: Tính tích phân từng phần:
\[ \int_8^{14} 11 \, dt + \int_8^{14} 1,5t \, dt \]
\[ = 11 \int_8^{14} dt + 1,5 \int_8^{14} t \, dt \]
\[ = 11 [t]_8^{14} + 1,5 \left[ \frac{t^2}{2} \right]_8^{14} \]
\[ = 11 (14 - 8) + 1,5 \left( \frac{14^2}{2} - \frac{8^2}{2} \right) \]
\[ = 11 \times 6 + 1,5 \left( \frac{196}{2} - \frac{64}{2} \right) \]
\[ = 66 + 1,5 \left( 98 - 32 \right) \]
\[ = 66 + 1,5 \times 66 \]
\[ = 66 + 99 \]
\[ = 165 \]
Bước 5: Tính giá trị trung bình:
\[ \text{Giá trị trung bình của nhiệt độ} = \frac{1}{14-8} \times 165 \]
\[ = \frac{1}{6} \times 165 \]
\[ = 27,5 \]
Vậy nhiệt độ trung bình vào ngày đó trong khoảng thời gian từ 8 giờ sáng đến 14 giờ chiều là \( 27,5^0C \).
Câu 3:
Để tìm phương trình mặt phẳng $(Q)$ đi qua hai điểm $A(1;2;0)$ và $B(3;4;-2)$ và vuông góc với mặt phẳng $(P): x - y + z - 4 = 0$, ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng $(P)$:
Mặt phẳng $(P)$ có phương trình $x - y + z - 4 = 0$. Vectơ pháp tuyến của $(P)$ là $\vec{n}_P = (1, -1, 1)$.
2. Tìm vectơ $\overrightarrow{AB}$:
Điểm $A(1;2;0)$ và điểm $B(3;4;-2)$, ta có:
\[
\overrightarrow{AB} = B - A = (3 - 1, 4 - 2, -2 - 0) = (2, 2, -2)
\]
3. Tìm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng $(Q)$:
Mặt phẳng $(Q)$ đi qua hai điểm $A$ và $B$ và vuông góc với mặt phẳng $(P)$. Do đó, vectơ pháp tuyến của $(Q)$ sẽ vuông góc với cả $\overrightarrow{AB}$ và $\vec{n}_P$. Ta tính tích có hướng của hai vectơ này:
\[
\vec{n}_Q = \overrightarrow{AB} \times \vec{n}_P =
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
2 & 2 & -2 \\
1 & -1 & 1
\end{vmatrix}
= \mathbf{i}(2 \cdot 1 - (-2) \cdot (-1)) - \mathbf{j}(2 \cdot 1 - (-2) \cdot 1) + \mathbf{k}(2 \cdot (-1) - 2 \cdot 1)
= \mathbf{i}(2 - 2) - \mathbf{j}(2 + 2) + \mathbf{k}(-2 - 2)
= \mathbf{i}(0) - \mathbf{j}(4) + \mathbf{k}(-4)
= (0, -4, -4)
\]
Vậy vectơ pháp tuyến của $(Q)$ là $\vec{n}_Q = (0, -4, -4)$.
4. Viết phương trình mặt phẳng $(Q)$:
Mặt phẳng $(Q)$ đi qua điểm $A(1;2;0)$ và có vectơ pháp tuyến $\vec{n}_Q = (0, -4, -4)$. Phương trình mặt phẳng $(Q)$ có dạng:
\[
0(x - 1) - 4(y - 2) - 4(z - 0) = 0
\]
Rút gọn phương trình:
\[
-4(y - 2) - 4z = 0
\]
\[
-4y + 8 - 4z = 0
\]
\[
-4y - 4z + 8 = 0
\]
Chia cả phương trình cho -4:
\[
y + z - 2 = 0
\]
5. So sánh với phương trình đã cho:
Phương trình mặt phẳng $(Q)$ được cho là $ax + by + cz + d = 0$. So sánh với phương trình $y + z - 2 = 0$, ta có:
\[
a = 0, \quad b = 1, \quad c = 1, \quad d = -2
\]
6. Tính $T = a + b + c$:
\[
T = 0 + 1 + 1 = 2
\]
Vậy $T = 2$.