Câu 1:
Để tính quãng đường xe ô tô chạy từ khi bắt đầu chạy sau khi chờ hết đèn đỏ đến khi dừng lại, ta cần tính diện tích dưới đồ thị vận tốc - thời gian. Đồ thị này là một parabol đối xứng qua trục thẳng đứng đi qua điểm đỉnh và hai điểm và .
Bước 1: Xác định phương trình của parabol.
Parabol có dạng . Vì đi qua điểm nên . Ta có:
Vì đi qua điểm :
Vì đi qua điểm :
Từ phương trình (2):
Thay vào phương trình (1):
Vậy:
Phương trình của parabol là:
Bước 2: Tính diện tích dưới đồ thị từ đến .
Diện tích này chính là quãng đường xe ô tô chạy, được tính bằng tích phân:
Tính tích phân:
Vậy quãng đường xe ô tô chạy từ khi bắt đầu chạy sau khi chờ hết đèn đỏ đến khi dừng lại là khoảng 667 mét (làm tròn đến hàng đơn vị).
Đáp số: 667 mét.
Câu 2:
Để tính diện tích con cá, ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Xác định phương trình của các parabol:
- Ta có hai parabol có đỉnh là trung điểm của cạnh dài (4m) và đi qua hai điểm đầu của cạnh rộng (2m).
- Gọi trung điểm của cạnh dài là gốc tọa độ (0,0). Cạnh dài nằm trên trục y và cạnh rộng nằm trên trục x.
- Parabol đi qua điểm (-2, 0) và (2, 0) và đỉnh tại (0, 2).
Phương trình của parabol có dạng:
Với đỉnh (h, k) = (0, 2), ta có:
Thay điểm (-2, 0) vào phương trình:
Vậy phương trình của parabol là:
2. Tính diện tích giữa hai parabol:
- Diện tích giữa hai parabol từ x = -2 đến x = 2 là:
Tính tích phân:
Vậy diện tích giữa hai parabol là:
3. Tính diện tích mắt cá:
- Mắt cá là hai hình tròn nhỏ có bán kính r = 0.2m.
- Diện tích của mỗi mắt cá là:
Vì có hai mắt cá, nên tổng diện tích mắt cá là:
4. Tính tổng diện tích con cá:
- Tổng diện tích con cá bao gồm diện tích giữa hai parabol và diện tích hai mắt cá:
Vậy diện tích con cá là:
Câu 2:
Để máy bay điều khiển bay từ điểm đến điểm trên đường thẳng sao cho thời gian về đích nhanh nhất, ta cần tìm điểm sao cho tổng khoảng cách từ đến và từ đến là ngắn nhất.
Điểm nằm trên đoạn thẳng , do đó ta có thể viết toạ độ của dưới dạng:
với
Trong đó là tham số thực thỏa mãn .
Khoảng cách từ đến là:
Khoảng cách từ đến là:
Ta cần tối thiểu hóa tổng khoảng cách này:
Thay , , vào biểu thức trên:
Tổng khoảng cách:
Để tối thiểu hóa , ta có thể sử dụng đạo hàm. Tuy nhiên, trong trường hợp này, ta nhận thấy rằng đạt giá trị nhỏ nhất khi .
Khi :
Giá trị biểu thức :
Đáp số: .
Câu 4:
Để tìm khoảng cách xa nhất giữa hai điểm thuộc vùng phủ sóng, ta cần xác định bán kính của mặt cầu (S).
Bước 1: Xác định tâm và bán kính của mặt cầu (S).
Phương trình mặt cầu (S) được cho là:
Ta viết lại phương trình này dưới dạng tổng bình phương:
Hoàn thành bình phương:
Từ đây, ta nhận thấy rằng phương trình trên có dạng chuẩn của mặt cầu:
Trong đó, tâm của mặt cầu là và bán kính là:
Bước 2: Tính khoảng cách xa nhất giữa hai điểm thuộc vùng phủ sóng.
Khoảng cách xa nhất giữa hai điểm thuộc vùng phủ sóng chính là đường kính của mặt cầu, tức là gấp đôi bán kính:
Vậy khoảng cách xa nhất giữa hai điểm thuộc vùng phủ sóng là 18 km.
Câu 5:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm số bạn biết chơi cả hai môn bóng đá và cầu lông:
- Gọi số bạn biết chơi cả hai môn là .
- Số bạn biết chơi bóng đá là 27.
- Số bạn biết chơi cầu lông là 25.
- Tổng số bạn trong câu lạc bộ là 40.
Ta có phương trình:
Giải phương trình:
Vậy có 12 bạn biết chơi cả hai môn bóng đá và cầu lông.
2. Tìm số bạn biết chơi cầu lông:
- Số bạn biết chơi cầu lông là 25.
3. Tìm xác suất chọn được bạn biết chơi bóng đá biết bạn đó chơi được cầu lông:
- Số bạn biết chơi cầu lông là 25.
- Số bạn biết chơi cả hai môn là 12.
Xác suất chọn được bạn biết chơi bóng đá biết bạn đó chơi được cầu lông là:
Vậy xác suất chọn được bạn biết chơi bóng đá biết bạn đó chơi được cầu lông là .
Câu 6:
Để tìm ngày mà tốc độ truyền bệnh lớn nhất, ta cần tìm giá trị lớn nhất của đạo hàm của hàm số .
Bước 1: Tính đạo hàm của :
Bước 2: Tìm giá trị lớn nhất của :
Để tìm giá trị lớn nhất của , ta cần tìm đạo hàm của và giải phương trình .
Bước 3: Giải phương trình :
Phương trình này có hai nghiệm:
Bước 4: Kiểm tra các giá trị của tại các điểm cực trị:
- Tại :
- Tại :
Bước 5: Kết luận:
Giá trị lớn nhất của là 64, đạt được khi . Do đó, tốc độ truyền bệnh sẽ lớn nhất vào ngày thứ 4.
Đáp số: Ngày thứ 4.