Câu 1.
Câu 1:
Ta cần tìm tất cả các nguyên hàm của hàm số \( f(x) = e^x - \frac{2}{x^2} + \sin x \).
- Nguyên hàm của \( e^x \) là \( e^x + C_1 \).
- Nguyên hàm của \( -\frac{2}{x^2} \) là \( -2 \cdot \left( -\frac{1}{x} \right) + C_2 = \frac{2}{x} + C_2 \).
- Nguyên hàm của \( \sin x \) là \( -\cos x + C_3 \).
Do đó, tổng các nguyên hàm của \( f(x) \) là:
\[ \int f(x) \, dx = e^x + \frac{2}{x} - \cos x + C \]
Vậy đáp án đúng là:
\[ C.~e^x + \frac{2}{x} - \cos x + C \]
Câu 2:
Ta cần tính diện tích \( S \) của hình phẳng được tô đậm dựa trên các thông tin đã cho.
- Diện tích từ \( x = a \) đến \( x = b \) là \( \int_a^b f(x) \, dx = b - a \).
- Diện tích từ \( x = b \) đến \( x = 1 \) là \( \int_b^1 f(x) \, dx = -b \).
Diện tích \( S \) của hình phẳng được tô đậm là tổng hai diện tích này:
\[ S = (b - a) + (-b) = b - a - b = -a \]
Vậy đáp án đúng là:
\[ A.~S = -a - b \]
Câu 3.
Để tính diện tích miền hình phẳng giới hạn bởi các đường \( y = x^2 - 2x \), \( y = 0 \), \( x = -10 \), và \( x = 10 \), ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định các điểm giao của các đường:
- Đường \( y = x^2 - 2x \) cắt trục hoành tại các điểm \( x \) sao cho \( x^2 - 2x = 0 \). Giải phương trình này:
\[
x(x - 2) = 0 \implies x = 0 \text{ hoặc } x = 2.
\]
- Do đó, các điểm giao của đường \( y = x^2 - 2x \) với trục hoành là \( (0, 0) \) và \( (2, 0) \).
2. Phân chia miền hình phẳng thành các phần dễ tính toán:
- Miền hình phẳng được giới hạn bởi các đường \( y = x^2 - 2x \), \( y = 0 \), \( x = -10 \), và \( x = 10 \) có thể được chia thành hai phần:
- Phần từ \( x = -10 \) đến \( x = 0 \).
- Phần từ \( x = 0 \) đến \( x = 2 \).
- Phần từ \( x = 2 \) đến \( x = 10 \).
3. Tính diện tích từng phần:
- Diện tích phần từ \( x = -10 \) đến \( x = 0 \):
\[
S_1 = \int_{-10}^{0} (x^2 - 2x) \, dx.
\]
Tính tích phân:
\[
S_1 = \left[ \frac{x^3}{3} - x^2 \right]_{-10}^{0} = \left( 0 - 0 \right) - \left( \frac{(-10)^3}{3} - (-10)^2 \right) = 0 - \left( \frac{-1000}{3} - 100 \right) = \frac{1000}{3} + 100 = \frac{1000}{3} + \frac{300}{3} = \frac{1300}{3}.
\]
- Diện tích phần từ \( x = 0 \) đến \( x = 2 \):
\[
S_2 = \int_{0}^{2} (x^2 - 2x) \, dx.
\]
Tính tích phân:
\[
S_2 = \left[ \frac{x^3}{3} - x^2 \right]_{0}^{2} = \left( \frac{2^3}{3} - 2^2 \right) - \left( 0 - 0 \right) = \left( \frac{8}{3} - 4 \right) = \frac{8}{3} - \frac{12}{3} = -\frac{4}{3}.
\]
Vì diện tích là giá trị tuyệt đối, nên:
\[
S_2 = \left| -\frac{4}{3} \right| = \frac{4}{3}.
\]
- Diện tích phần từ \( x = 2 \) đến \( x = 10 \):
\[
S_3 = \int_{2}^{10} (x^2 - 2x) \, dx.
\]
Tính tích phân:
\[
S_3 = \left[ \frac{x^3}{3} - x^2 \right]_{2}^{10} = \left( \frac{10^3}{3} - 10^2 \right) - \left( \frac{2^3}{3} - 2^2 \right) = \left( \frac{1000}{3} - 100 \right) - \left( \frac{8}{3} - 4 \right) = \left( \frac{1000}{3} - \frac{300}{3} \right) - \left( \frac{8}{3} - \frac{12}{3} \right) = \frac{700}{3} + \frac{4}{3} = \frac{704}{3}.
\]
4. Tổng diện tích toàn bộ miền hình phẳng:
\[
S = S_1 + S_2 + S_3 = \frac{1300}{3} + \frac{4}{3} + \frac{704}{3} = \frac{2008}{3}.
\]
Vậy diện tích miền hình phẳng là \( \frac{2008}{3} \).
Đáp án đúng là: C. \( S = \frac{2008}{3} \).
Câu 4.
Để tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường $y = x^2$, $y = x + 2$, và hai đường thẳng $x = 0$, $x = 1$, ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm giao điểm của các đường:
- Giao điểm của $y = x^2$ và $y = x + 2$:
\[
x^2 = x + 2 \implies x^2 - x - 2 = 0 \implies (x - 2)(x + 1) = 0 \implies x = 2 \text{ hoặc } x = -1
\]
Tuy nhiên, trong khoảng từ $x = 0$ đến $x = 1$, không có giao điểm nào giữa hai đường này.
2. Xác định diện tích cần tính:
Diện tích cần tính là phần diện tích giữa hai đường $y = x^2$ và $y = x + 2$ từ $x = 0$ đến $x = 1$.
3. Tính diện tích bằng tích phân:
Diện tích $S$ được tính bằng tích phân của hiệu giữa hai hàm số từ $x = 0$ đến $x = 1$:
\[
S = \int_{0}^{1} [(x + 2) - x^2] \, dx
\]
4. Tính tích phân:
\[
S = \int_{0}^{1} (x + 2 - x^2) \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} + 2x - \frac{x^3}{3} \right]_{0}^{1}
\]
Đánh giá tại các cận:
\[
S = \left( \frac{1^2}{2} + 2 \cdot 1 - \frac{1^3}{3} \right) - \left( \frac{0^2}{2} + 2 \cdot 0 - \frac{0^3}{3} \right)
\]
\[
S = \left( \frac{1}{2} + 2 - \frac{1}{3} \right) - 0
\]
\[
S = \frac{1}{2} + 2 - \frac{1}{3} = \frac{3}{6} + \frac{12}{6} - \frac{2}{6} = \frac{13}{6}
\]
Vậy diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường $y = x^2$, $y = x + 2$, và hai đường thẳng $x = 0$, $x = 1$ là $\boxed{\frac{13}{6}}$.
Câu 5.
Thể tích của vật thể có thể tính bằng cách tích phân diện tích thiết diện qua khoảng từ $x = 0$ đến $x = 3$. Diện tích thiết diện là một hình vuông với cạnh là $\sqrt{9 - x^2}$.
Diện tích thiết diện là:
\[ S(x) = (\sqrt{9 - x^2})^2 = 9 - x^2 \]
Thể tích V của vật thể là:
\[ V = \int_{0}^{3} S(x) \, dx = \int_{0}^{3} (9 - x^2) \, dx \]
Tính tích phân:
\[ V = \left[ 9x - \frac{x^3}{3} \right]_{0}^{3} \]
\[ V = \left( 9 \cdot 3 - \frac{3^3}{3} \right) - \left( 9 \cdot 0 - \frac{0^3}{3} \right) \]
\[ V = \left( 27 - \frac{27}{3} \right) - 0 \]
\[ V = 27 - 9 \]
\[ V = 18 \]
Vậy thể tích của vật thể là:
\[ V = 18 \]
Đáp án đúng là: D. \( V = 18 \).
Câu 6
Để giải bài toán này, chúng ta cần xác định xác suất của biến cố \( A \cap B \), tức là xác suất cả hai biến cố \( A \) và \( B \) xảy ra cùng một lúc.
Trước tiên, ta cần hiểu rõ về các biến cố:
- Biến cố \( A \): Xuất hiện mặt có 2 chấm.
- Biến cố \( B \): Xuất hiện mặt có 6 chấm.
Khi tung một con xúc xắc, mỗi mặt có xác suất xuất hiện là \(\frac{1}{6}\).
Biến cố \( A \cap B \) là biến cố cả hai mặt 2 chấm và 6 chấm xuất hiện cùng một lúc. Tuy nhiên, trong một lần tung xúc xắc, chỉ có thể xuất hiện một mặt duy nhất, do đó biến cố \( A \cap B \) không thể xảy ra.
Do đó, xác suất của biến cố \( A \cap B \) là 0.
Tuy nhiên, nếu giả sử rằng câu hỏi muốn hỏi xác suất của biến cố \( A \) hoặc \( B \) thì ta sẽ tính như sau:
Xác suất của biến cố \( A \) là \(\frac{1}{6}\).
Xác suất của biến cố \( B \) là \(\frac{1}{6}\).
Vì hai biến cố này là độc lập và không giao nhau, nên xác suất của biến cố \( A \cup B \) là:
\[ P(A \cup B) = P(A) + P(B) = \frac{1}{6} + \frac{1}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3} \]
Nhưng theo yêu cầu của câu hỏi, ta cần xác suất của biến cố \( A \cap B \), do đó:
\[ P(A \cap B) = 0 \]
Vậy đáp án đúng là:
\[ D.~0 \]
Tuy nhiên, vì các lựa chọn đã cho không có đáp án 0, nên có thể có sự nhầm lẫn trong việc hiểu đề bài. Nếu giả sử câu hỏi muốn hỏi xác suất của biến cố \( A \) hoặc \( B \), thì đáp án sẽ là:
\[ B.~\frac{1}{3} \]
Đáp án: \( B.~\frac{1}{3} \)
Câu 7.
Để tính thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi các đường \( y = 10x^2 \), \( y = 0 \), \( x = 0 \), \( x = 1 \) quay quanh trục hoành, ta sử dụng công thức tính thể tích khối tròn xoay:
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [f(x)]^2 \, dx \]
Trong đó:
- \( f(x) = 10x^2 \)
- Giới hạn tích phân từ \( x = 0 \) đến \( x = 1 \)
Áp dụng công thức trên, ta có:
\[ V = \pi \int_{0}^{1} (10x^2)^2 \, dx \]
\[ V = \pi \int_{0}^{1} 100x^4 \, dx \]
Tính tích phân:
\[ \int_{0}^{1} 100x^4 \, dx = 100 \int_{0}^{1} x^4 \, dx \]
\[ = 100 \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{1} \]
\[ = 100 \left( \frac{1^5}{5} - \frac{0^5}{5} \right) \]
\[ = 100 \left( \frac{1}{5} \right) \]
\[ = 20 \]
Như vậy, thể tích khối tròn xoay là:
\[ V = \pi \times 20 = 20\pi \]
Vậy đáp án đúng là: \( B.~20\pi \).
Câu 8.
Để tìm phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng AB trong không gian Oxyz, ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm trung điểm của đoạn thẳng AB:
- Tọa độ trung điểm M của đoạn thẳng AB là:
\[
M = \left( \frac{x_A + x_B}{2}, \frac{y_A + y_B}{2}, \frac{z_A + z_B}{2} \right)
\]
Thay tọa độ của A và B vào:
\[
M = \left( \frac{1 + (-1)}{2}, \frac{3 + 1}{2}, \frac{-4 + 2}{2} \right) = (0, 2, -1)
\]
2. Tìm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng trung trực:
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng trung trực chính là vectơ AB:
\[
\overrightarrow{AB} = (x_B - x_A, y_B - y_A, z_B - z_A) = (-1 - 1, 1 - 3, 2 - (-4)) = (-2, -2, 6)
\]
3. Viết phương trình mặt phẳng trung trực:
- Phương trình mặt phẳng có dạng \(ax + by + cz + d = 0\), trong đó \((a, b, c)\) là vectơ pháp tuyến và \((x_0, y_0, z_0)\) là tọa độ của một điểm trên mặt phẳng.
- Ta có vectơ pháp tuyến \((-2, -2, 6)\) và điểm M(0, 2, -1) nằm trên mặt phẳng.
- Thay vào phương trình mặt phẳng:
\[
-2(x - 0) - 2(y - 2) + 6(z + 1) = 0
\]
Rút gọn phương trình:
\[
-2x - 2y + 4 + 6z + 6 = 0
\]
\[
-2x - 2y + 6z + 10 = 0
\]
Chia cả phương trình cho -2 để đơn giản hóa:
\[
x + y - 3z - 5 = 0
\]
Vậy phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng AB là:
\[
\boxed{x + y - 3z - 5 = 0}
\]
Do đó, đáp án đúng là: \(A.~x + y - 3z - 5 = 0\).
Câu 9.
Để xác định vị trí tương đối của hai mặt phẳng $(\alpha)$ và $(\beta)$ trong không gian Oxyz, ta cần kiểm tra các điều kiện về song song, chéo nhau hoặc trùng nhau.
1. Kiểm tra điều kiện song song:
- Hai mặt phẳng song song nếu các hệ số của \(x\), \(y\), và \(z\) trong phương trình của chúng tỷ lệ với nhau.
- Mặt phẳng $(\alpha)$ có phương trình: \(x + 2y + 3z + 4 = 0\)
- Mặt phẳng $(\beta)$ có phương trình: \(x + 5y - z - 9 = 0\)
Ta thấy rằng:
\[
\frac{1}{1} \neq \frac{2}{5} \neq \frac{3}{-1}
\]
Do đó, hai mặt phẳng không song song.
2. Kiểm tra điều kiện trùng nhau:
- Hai mặt phẳng trùng nhau nếu các hệ số của \(x\), \(y\), và \(z\) tỷ lệ với nhau và hằng số tự do cũng tỷ lệ tương ứng.
- Như đã kiểm tra ở trên, các hệ số của \(x\), \(y\), và \(z\) không tỷ lệ với nhau, nên hai mặt phẳng không trùng nhau.
3. Kiểm tra điều kiện cắt nhau:
- Nếu hai mặt phẳng không song song và không trùng nhau, thì chúng sẽ cắt nhau theo một đường thẳng.
Do đó, hai mặt phẳng $(\alpha)$ và $(\beta)$ cắt nhau.
Đáp án: B. cắt nhau.