Câu 1:
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( f(x) = (3x + 1)^2 \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp đổi biến.
Bước 1: Đặt \( u = 3x + 1 \). Khi đó, \( du = 3 \, dx \) hoặc \( dx = \frac{1}{3} \, du \).
Bước 2: Thay vào biểu thức ban đầu:
\[ \int (3x + 1)^2 \, dx = \int u^2 \cdot \frac{1}{3} \, du = \frac{1}{3} \int u^2 \, du \]
Bước 3: Tính nguyên hàm của \( u^2 \):
\[ \frac{1}{3} \int u^2 \, du = \frac{1}{3} \cdot \frac{u^3}{3} + C = \frac{u^3}{9} + C \]
Bước 4: Quay lại biến \( x \):
\[ \frac{u^3}{9} + C = \frac{(3x + 1)^3}{9} + C \]
Vậy nguyên hàm của hàm số \( f(x) = (3x + 1)^2 \) là:
\[ \frac{(3x + 1)^3}{9} + C \]
Do đó, đáp án đúng là:
\[ B.~\frac{1}{9}(3x + 1)^3 + C \]
Câu 2:
Để tính thể tích của khối tròn xoay khi cho hình (H) quay quanh trục Ox, ta áp dụng công thức tính thể tích khối tròn xoay:
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [f(x)]^2 \, dx \]
Trong đó, \( f(x) = \sin x \), \( a = 0 \), và \( b = \pi \).
Bước 1: Xác định hàm số và khoảng tích phân:
\[ f(x) = \sin x \]
\[ a = 0 \]
\[ b = \pi \]
Bước 2: Tính tích phân:
\[ V = \pi \int_{0}^{\pi} (\sin x)^2 \, dx \]
Bước 3: Áp dụng công thức hạ bậc:
\[ (\sin x)^2 = \frac{1 - \cos(2x)}{2} \]
Do đó:
\[ V = \pi \int_{0}^{\pi} \frac{1 - \cos(2x)}{2} \, dx \]
Bước 4: Tính tích phân từng phần:
\[ V = \pi \left[ \frac{1}{2} \int_{0}^{\pi} 1 \, dx - \frac{1}{2} \int_{0}^{\pi} \cos(2x) \, dx \right] \]
Tính từng phần:
\[ \int_{0}^{\pi} 1 \, dx = x \Big|_{0}^{\pi} = \pi - 0 = \pi \]
\[ \int_{0}^{\pi} \cos(2x) \, dx = \frac{1}{2} \sin(2x) \Big|_{0}^{\pi} = \frac{1}{2} [\sin(2\pi) - \sin(0)] = \frac{1}{2} [0 - 0] = 0 \]
Bước 5: Kết hợp lại:
\[ V = \pi \left[ \frac{1}{2} \pi - \frac{1}{2} \cdot 0 \right] = \pi \cdot \frac{\pi}{2} = \frac{\pi^2}{2} \]
Vậy thể tích của khối tròn xoay là:
\[ \boxed{\frac{\pi^2}{2}} \]
Đáp án đúng là: B. $\frac{\pi^2}{2}$.
Câu 3:
Trung vị của mẫu số liệu là giá trị ở vị trí thứ 15 và 16 (vì có 30 người nên trung vị nằm giữa hai giá trị ở vị trí thứ 15 và 16).
Ta thấy:
- Khoảng [50;60) có 7 người.
- Khoảng [60;70) có 16 người.
Vậy, giá trị ở vị trí thứ 15 và 16 sẽ nằm trong khoảng [60;70).
Do đó, trung vị của mẫu số liệu trên thuộc khoảng [60;70).
Đáp án đúng là: $A.~[60;70).$
Câu 4:
Để tìm phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm \( A(4; -1; 3) \) và song song với đường thẳng \( BC \), ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng \( BC \):
Vectơ \( \overrightarrow{BC} \) được tính như sau:
\[
\overrightarrow{BC} = C - B = (-1 - 1; 1 - 3; 5 - 1) = (-2; -2; 4)
\]
2. Tìm phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua \( A \) và song song với \( \overrightarrow{BC} \):
Đường thẳng đi qua điểm \( A(4; -1; 3) \) và có vectơ chỉ phương \( \overrightarrow{BC} = (-2; -2; 4) \) sẽ có phương trình chính tắc là:
\[
\frac{x - 4}{-2} = \frac{y + 1}{-2} = \frac{z - 3}{4}
\]
3. So sánh với các phương án đã cho:
- Phương án A: \( \left\{
\begin{array}{l}
x = -2t \\
y = -1 + t \\
z = 3 + t
\end{array}
\right. \)
Đây là phương trình tham số, không phải phương trình chính tắc.
- Phương án B: \( x - 2y + z = 0 \)
Đây là phương trình mặt phẳng, không phải phương trình đường thẳng.
- Phương án C: \( \frac{x - 4}{1} = \frac{y + 1}{1} = \frac{z - 3}{-2} \)
Đây là phương trình chính tắc nhưng vectơ chỉ phương không đúng.
- Phương án D: \( \frac{x - 1}{-2} = \frac{y}{1} = \frac{z - 1}{1} \)
Đây là phương trình chính tắc nhưng đi qua điểm \( (1; 0; 1) \), không phải điểm \( A(4; -1; 3) \).
Do đó, phương án đúng là:
\[ \boxed{\frac{x - 4}{-2} = \frac{y + 1}{-2} = \frac{z - 3}{4}} \]
Câu 5:
Để tìm phương trình đường tiệm cận đứng và tiệm cận ngang của đồ thị hàm số $y=\frac{ax+b}{cx+d}$, ta thực hiện các bước sau:
1. Tiệm cận đứng: Đường tiệm cận đứng của hàm số $y=\frac{ax+b}{cx+d}$ là đường thẳng $x = -\frac{d}{c}$, vì khi $x$ tiến đến $-\frac{d}{c}$ thì mẫu số $cx + d$ tiến đến 0, làm cho giá trị của hàm số tiến đến vô cùng.
2. Tiệm cận ngang: Đường tiệm cận ngang của hàm số $y=\frac{ax+b}{cx+d}$ là đường thẳng $y = \frac{a}{c}$, vì khi $x$ tiến đến vô cùng, tỷ số $\frac{ax+b}{cx+d}$ sẽ tiến đến $\frac{a}{c}$.
Trong bài toán này, từ đồ thị ta thấy:
- Đồ thị tiếp cận đường thẳng $x = 1$ khi $x$ tiến đến 1 từ cả hai phía, do đó đường tiệm cận đứng là $x = 1$.
- Đồ thị tiếp cận đường thẳng $y = 1$ khi $x$ tiến đến vô cùng, do đó đường tiệm cận ngang là $y = 1$.
Vậy phương trình đường tiệm cận đứng và tiệm cận ngang của đồ thị hàm số là:
- Tiệm cận đứng: $x = 1$
- Tiệm cận ngang: $y = 1$
Đáp án đúng là: $A.~x=1,~y=1.$
Câu 6:
Để giải bất phương trình $\log_4(x-1) < 1$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định điều kiện xác định (ĐKXĐ):
- Đối với bất phương trình $\log_4(x-1)$, ta cần đảm bảo rằng $x-1 > 0$. Do đó:
\[
x > 1
\]
2. Giải bất phương trình:
- Ta có $\log_4(x-1) < 1$. Để giải bất phương trình này, ta chuyển về dạng tương đương bằng cách sử dụng tính chất của lôgarit:
\[
\log_4(x-1) < \log_4(4)
\]
- Vì hàm lôgarit cơ sở 4 là hàm đồng biến, nên ta có:
\[
x-1 < 4
\]
- Giải bất phương trình này:
\[
x < 5
\]
3. Xác định tập nghiệm:
- Kết hợp điều kiện xác định $x > 1$ và kết quả từ bước 2 ($x < 5$), ta có:
\[
1 < x < 5
\]
- Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[
(1; 5)
\]
Do đó, đáp án đúng là:
\[
A.~(1;5)
\]
Câu 7:
Để tìm vectơ có giá vuông góc với mặt phẳng $(\alpha):~2x-3y+1=0$, ta cần xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng này.
Mặt phẳng $(\alpha):~2x-3y+1=0$ có dạng tổng quát là $Ax + By + Cz + D = 0$. Trong đó, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là $\overrightarrow{n} = (A, B, C)$.
Với mặt phẳng $(\alpha):~2x-3y+1=0$, ta có:
- $A = 2$
- $B = -3$
- $C = 0$
Do đó, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng $(\alpha)$ là $\overrightarrow{n} = (2, -3, 0)$.
Trong các lựa chọn đã cho:
- A. $\overrightarrow{a} = (2, -3, 1)$
- B. $\overrightarrow{b} = (2, 1, -3)$
- C. $\overrightarrow{c} = (2, -3, 0)$
- D. $\overrightarrow{d} = (3, 2, 0)$
Ta thấy rằng vectơ $\overrightarrow{c} = (2, -3, 0)$ trùng với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng $(\alpha)$.
Vậy đáp án đúng là:
C. $\overrightarrow{c} = (2, -3, 0)$