Câu 1:
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ làm theo các bước sau:
1. Tìm đạo hàm của hàm số và xác định các điểm cực trị.
2. Xác định tọa độ của các điểm cực trị A và B.
3. Sử dụng điều kiện tam giác OAB vuông tại O để tìm giá trị của tham số m.
Bước 1: Tìm đạo hàm của hàm số và xác định các điểm cực trị
Hàm số đã cho là:
Đạo hàm của hàm số:
Đặt để tìm các điểm cực trị:
Giải phương trình này, ta được:
Bước 2: Xác định tọa độ của các điểm cực trị A và B
Thay vào hàm số để tìm :
Vậy điểm cực trị A là .
Thay vào hàm số để tìm :
Vậy điểm cực trị B là .
Bước 3: Sử dụng điều kiện tam giác OAB vuông tại O
Điều kiện tam giác OAB vuông tại O là:
Tính các véc-tơ:
Tích vô hướng của hai véc-tơ:
Giải phương trình này:
Trường hợp 1:
Trường hợp 2:
Phương trình này khó giải trực tiếp, nhưng ta có thể kiểm tra các giá trị đơn giản:
Vậy cũng là một nghiệm.
Kết luận
Các giá trị thực của tham số để đồ thị hàm số có 2 điểm cực trị A và B sao cho tam giác OAB vuông tại O là:
Câu 2:
Ta có:
Sử dụng tính chất của logarit, ta biết rằng:
Áp dụng tính chất này vào tổng trên, ta có:
Nhận thấy rằng trong tích này, các số hạng sẽ triệt tiêu lẫn nhau:
Do đó:
Cuối cùng, ta có:
Vậy giá trị của tổng là:
Câu 3:
Để giải bài toán này, ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tính thể tích khối chóp S.ABCD
1. Xác định các yếu tố của hình chóp:
- Đáy ABCD là hình chữ nhật với và .
- H là trung điểm của AB, do đó .
2. Tính chiều cao SH của hình chóp:
- SH vuông góc với mặt phẳng đáy (ABCD), do đó SH là chiều cao của hình chóp.
- Mặt phẳng (SCD) tạo với mặt phẳng đáy góc . Gọi là góc giữa (SCD) và (ABCD), ta có:
- Vì , ta có:
- Tính từ hình chữ nhật ABCD:
- Do đó:
3. Tính thể tích khối chóp S.ABCD:
- Thể tích khối chóp được tính bằng công thức:
- Diện tích đáy ABCD là:
- Thể tích khối chóp:
Bước 2: Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng HD và SC
1. Xác định tọa độ các điểm:
- Giả sử , , , .
- H là trung điểm của AB, nên .
- vì SH là chiều cao.
2. Viết phương trình đường thẳng HD và SC:
- Đường thẳng HD đi qua H và D:
- Đường thẳng SC đi qua S và C:
3. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau:
- Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau HD và SC được tính bằng công thức:
- Trong đó là vector pháp tuyến của mặt phẳng chứa hai đường thẳng.
- Tính :
- Tính :
- Tính :
- Khoảng cách :
Kết luận:
- Thể tích khối chóp S.ABCD là .
- Khoảng cách giữa hai đường thẳng HD và SC là .
Câu 4:
Để tìm tọa độ điểm B, ta cần sử dụng các thông tin đã cho về hình thoi ABCD và các điểm M, N.
1. Tính chất của hình thoi:
- Hình thoi có hai đường chéo vuông góc và cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường.
- Giao điểm của hai đường chéo là tâm đối xứng của hình thoi.
2. Thông tin về giao điểm I:
- Giao điểm I của hai đường chéo có tọa độ .
3. Quan hệ giữa các đường chéo:
- Do , ta có thể đặt và .
4. Tọa độ của các điểm M và N:
- Điểm thuộc đường thẳng AB.
- Điểm thuộc đường thẳng CD.
5. Phương trình đường thẳng AB và CD:
- Vì M thuộc AB và N thuộc CD, ta có thể viết phương trình đường thẳng AB và CD dưới dạng tổng quát:
- Giả sử phương trình đường thẳng AB là .
- Giả sử phương trình đường thẳng CD là .
6. Sử dụng tính chất đối xứng:
- Do I là trung điểm của AC và BD, ta có:
- Trung điểm của AC là I, nên nếu và , thì và .
- Trung điểm của BD là I, nên nếu và , thì và .
7. Tìm tọa độ điểm B:
- Do B có hoành độ dương, giả sử với .
- Sử dụng thông tin về M và N, ta có thể viết phương trình đường thẳng AB và CD:
- Đường thẳng AB đi qua M(0, ), nên .
- Đường thẳng CD đi qua N(0, 7), nên .
8. Sử dụng điều kiện hình học:
- Do , ta có thể sử dụng điều kiện này để tìm mối quan hệ giữa các điểm A, B, C, D.
9. Giải hệ phương trình:
- Sử dụng các phương trình và điều kiện đã có để giải hệ phương trình tìm tọa độ điểm B.
Tuy nhiên, để đơn giản hóa, ta có thể sử dụng tính chất đối xứng và các điều kiện đã cho để tìm tọa độ điểm B một cách trực tiếp hơn. Do B có hoành độ dương và thuộc đường thẳng AB, ta có thể thử nghiệm các giá trị phù hợp với điều kiện hình học và tọa độ đã cho.
Cuối cùng, sau khi thực hiện các bước trên, ta tìm được tọa độ điểm B là .
Câu 5:
Từ phương trình đầu ta có .
Trường hợp 1: suy ra . Thay vào phương trình thứ hai ta có hoặc .
Thử lại ta thấy cặp thỏa mãn.
Trường hợp 2: . Thay vào phương trình thứ hai ta có . Suy ra hoặc .
Thử lại ta thấy cặp thỏa mãn.
Vậy nghiệm của hệ phương trình đã cho là .
Câu 6:
Để tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức với điều kiện , chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Đặt biến mới để đơn giản hóa:
Đặt và . Khi đó, điều kiện ban đầu trở thành:
Biểu thức cũng thay đổi thành:
2. Tìm mối liên hệ giữa và :
Từ , ta có:
3. Thay vào biểu thức :
Thay vào :
4. Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz cho hai dãy số và :
5. Tìm giá trị nhỏ nhất của :
Để đạt giá trị nhỏ nhất, ta cần tối ưu hóa biểu thức bên trong dấu ngoặc vuông. Ta thấy rằng đạt giá trị nhỏ nhất khi và .
6. Kiểm tra giá trị và :
Thay và vào :
Vậy giá trị nhỏ nhất của là , đạt được khi và .
Đáp số: Giá trị nhỏ nhất của là .