Câu 1:
Để xác định hàm số \( F(x) \) là một nguyên hàm của hàm số \( f(x) \) trên khoảng \( K \), ta cần kiểm tra điều kiện nào trong các lựa chọn A, B, C, D là đúng.
Theo định nghĩa của nguyên hàm, hàm số \( F(x) \) là một nguyên hàm của hàm số \( f(x) \) trên khoảng \( K \) nếu và chỉ nếu đạo hàm của \( F(x) \) bằng \( f(x) \) trên toàn bộ khoảng \( K \). Điều này có thể viết dưới dạng:
\[ F'(x) = f(x), \quad \forall x \in K. \]
Do đó, đáp án đúng là:
\[ D.~F^\prime(x)=f(x),\forall x\in K. \]
Lập luận từng bước:
1. Xác định định nghĩa của nguyên hàm: Nếu \( F(x) \) là nguyên hàm của \( f(x) \), thì \( F'(x) = f(x) \).
2. Kiểm tra các lựa chọn:
- Lựa chọn A: \( F'(x) = -f(x) \) không đúng vì đạo hàm của \( F(x) \) phải bằng \( f(x) \), không phải là \( -f(x) \).
- Lựa chọn B: \( f'(x) = F(x) \) không đúng vì đạo hàm của \( f(x) \) không liên quan trực tiếp đến \( F(x) \).
- Lựa chọn C: \( f'(x) = -F(x) \) không đúng vì đạo hàm của \( f(x) \) không liên quan trực tiếp đến \( F(x) \).
- Lựa chọn D: \( F'(x) = f(x) \) đúng theo định nghĩa nguyên hàm.
Vậy, đáp án đúng là:
\[ \boxed{D} \]
Câu 2.
Để tìm nguyên hàm của hàm số \( y = x^5 \), chúng ta cần tìm một hàm số \( F(x) \) sao cho đạo hàm của nó là \( x^5 \).
Ta xét từng đáp án:
A. \( y = x^6 \)
Đạo hàm của \( y = x^6 \) là:
\[ \frac{d}{dx}(x^6) = 6x^5 \]
B. \( y = \frac{x^6}{6} \)
Đạo hàm của \( y = \frac{x^6}{6} \) là:
\[ \frac{d}{dx}\left(\frac{x^6}{6}\right) = \frac{1}{6} \cdot 6x^5 = x^5 \]
C. \( y = 5x^4 \)
Đạo hàm của \( y = 5x^4 \) là:
\[ \frac{d}{dx}(5x^4) = 5 \cdot 4x^3 = 20x^3 \]
D. \( y = 6x^5 \)
Đạo hàm của \( y = 6x^5 \) là:
\[ \frac{d}{dx}(6x^5) = 6 \cdot 5x^4 = 30x^4 \]
Như vậy, chỉ có đáp án B là thỏa mãn điều kiện đạo hàm của nó là \( x^5 \).
Vậy nguyên hàm của hàm số \( y = x^5 \) là \( y = \frac{x^6}{6} \).
Đáp án đúng là: B. \( y = \frac{x^6}{6} \).
Câu 3.
Ta có:
\[
\int^3_5 f(x) \, dx = -\int^5_3 f(x) \, dx
\]
Biết rằng:
\[
\int^5_3 f(x) \, dx = 2
\]
Do đó:
\[
\int^3_5 f(x) \, dx = -2
\]
Đáp án đúng là: C. -2.
Câu 4.
Để tìm quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian 3 giây kể từ lúc bắt đầu tăng vận tốc, ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm vận tốc của chất điểm theo thời gian:
- Gia tốc của chất điểm là \( a(t) = t^2 + 4t \).
- Vận tốc \( v(t) \) là tích phân của gia tốc \( a(t) \):
\[
v(t) = \int a(t) \, dt = \int (t^2 + 4t) \, dt = \frac{t^3}{3} + 2t^2 + C
\]
- Ta biết rằng tại thời điểm ban đầu \( t = 0 \), vận tốc của chất điểm là \( v(0) = 15 \, m/s \). Do đó:
\[
v(0) = \frac{0^3}{3} + 2 \cdot 0^2 + C = 15 \implies C = 15
\]
- Vậy vận tốc của chất điểm theo thời gian là:
\[
v(t) = \frac{t^3}{3} + 2t^2 + 15
\]
2. Tìm quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian 3 giây:
- Quãng đường \( s(t) \) là tích phân của vận tốc \( v(t) \):
\[
s(t) = \int v(t) \, dt = \int \left( \frac{t^3}{3} + 2t^2 + 15 \right) \, dt = \frac{t^4}{12} + \frac{2t^3}{3} + 15t + D
\]
- Ta biết rằng tại thời điểm ban đầu \( t = 0 \), quãng đường đã đi được là 0. Do đó:
\[
s(0) = \frac{0^4}{12} + \frac{2 \cdot 0^3}{3} + 15 \cdot 0 + D = 0 \implies D = 0
\]
- Vậy quãng đường của chất điểm theo thời gian là:
\[
s(t) = \frac{t^4}{12} + \frac{2t^3}{3} + 15t
\]
3. Tính quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian 3 giây:
- Thay \( t = 3 \) vào biểu thức của \( s(t) \):
\[
s(3) = \frac{3^4}{12} + \frac{2 \cdot 3^3}{3} + 15 \cdot 3 = \frac{81}{12} + \frac{54}{3} + 45 = 6,75 + 18 + 45 = 69,75 \, m
\]
Vậy quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian 3 giây là \( 69,75 \, m \).
Đáp án đúng là: C. 69,75m.
Câu 5.
Để xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng \(d\) được cho bởi phương trình tham số \(\frac{x-2}{3} = \frac{y+5}{4} = \frac{z-2}{-1}\), ta cần nhận biết rằng các số ở mẫu của phương trình này chính là các thành phần của vectơ chỉ phương.
Phương trình tham số của đường thẳng \(d\) có dạng:
\[ \frac{x - 2}{3} = \frac{y + 5}{4} = \frac{z - 2}{-1} \]
Từ đó, ta thấy vectơ chỉ phương của đường thẳng \(d\) là \((3, 4, -1)\).
Do đó, trong các lựa chọn đã cho, vectơ chỉ phương đúng là:
\[ A.~\overrightarrow{u_2} = (3, 4, -1) \]
Vậy đáp án đúng là:
\[ \boxed{A.~\overrightarrow{u_2} = (3, 4, -1)} \]
Câu 6.
Để tìm một vectơ chỉ phương của đường thẳng \( d \) trong không gian Oxyz, ta cần dựa vào phương trình tham số của đường thẳng. Phương trình tham số của đường thẳng \( d \) được cho là:
\[ d: \left\{
\begin{array}{l}
x = 2 - t \\
y = 1 + 2t \\
z = 3 + t
\end{array}
\right. \]
Từ phương trình tham số này, ta thấy rằng khi thay đổi giá trị của tham số \( t \), các tọa độ \( x, y, z \) sẽ thay đổi theo các hệ số tương ứng của \( t \). Cụ thể:
- Khi \( t \) tăng 1 đơn vị, \( x \) giảm 1 đơn vị.
- Khi \( t \) tăng 1 đơn vị, \( y \) tăng 2 đơn vị.
- Khi \( t \) tăng 1 đơn vị, \( z \) tăng 1 đơn vị.
Do đó, vectơ chỉ phương của đường thẳng \( d \) sẽ có các thành phần tương ứng với các hệ số của \( t \) trong phương trình tham số. Vậy vectơ chỉ phương của đường thẳng \( d \) là:
\[ \overrightarrow{u} = (-1, 2, 1) \]
So sánh với các lựa chọn đã cho:
\[ A.~\overrightarrow{u_1}=(-1;2;3) \]
\[ B.~\overrightarrow{u_4}=(-1;2;1) \]
\[ C.~\overrightarrow{u_3}=(2;1;3) \]
\[ D.~\overrightarrow{u_2}=(2;1;1) \]
Ta thấy rằng vectơ chỉ phương đúng là:
\[ B.~\overrightarrow{u_4}=(-1;2;1) \]
Vậy đáp án đúng là:
\[ \boxed{B.~\overrightarrow{u_4}=(-1;2;1)} \]
Câu 7.
Để xác định phương trình tham số của đường thẳng Oy trong không gian Oxyz, chúng ta cần hiểu rằng đường thẳng Oy nằm trên trục y và đi qua gốc tọa độ O(0,0,0).
Phương trình tham số của đường thẳng Oy sẽ có dạng:
\[
\left\{
\begin{array}{l}
x = 0 \\
y = t \\
z = 0
\end{array}
\right.
\]
với \( t \in \mathbb{R} \).
Giải thích từng bước:
1. Đường thẳng Oy nằm trên trục y, do đó tọa độ x và z luôn bằng 0.
2. Tọa độ y thay đổi theo tham số \( t \), với \( t \) thuộc tập số thực \(\mathbb{R}\).
Do đó, phương án đúng là:
\[ B.\left\{\begin{array}{l}x=0\\y=t(t\in\mathbb R).\\z=0\end{array}\right. \]
Đáp án: B.
Câu 8.
Mặt cầu $(S):~x^2+(y+1)^2+(z-3)^2=9$ có tâm $I(0,-1,3)$ và bán kính $R=\sqrt{9}=3$.
Vậy đáp án đúng là: D. 3.
Câu 9.
Mặt cầu $(S)$ có phương trình $(x+1)^2+(y-2)^2+(z+3)^2=16$. Ta nhận thấy rằng phương trình này có dạng chuẩn của mặt cầu $(x-a)^2 + (y-b)^2 + (z-c)^2 = R^2$, trong đó tâm của mặt cầu là $(a, b, c)$ và bán kính là $R$.
So sánh phương trình của mặt cầu $(S)$ với phương trình chuẩn, ta có:
- $(x+1)^2 = (x - (-1))^2$
- $(y-2)^2 = (y - 2)^2$
- $(z+3)^2 = (z - (-3))^2$
Từ đó, ta suy ra tâm của mặt cầu $(S)$ là $(-1, 2, -3)$.
Đáp án: Tâm của mặt cầu $(S)$ có tọa độ là $(-1, 2, -3)$.