Câu 1:
Để kiểm tra các khẳng định về hàm số \( y = \frac{1}{3}x^3 - \frac{3}{2}x^2 + 2x + \frac{1}{6} \), chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm đạo hàm của hàm số
Đạo hàm của hàm số \( y \) theo \( x \) là:
\[ y' = x^2 - 3x + 2 \]
Bước 2: Xác định các điểm cực trị
Giải phương trình \( y' = 0 \):
\[ x^2 - 3x + 2 = 0 \]
\[ (x - 1)(x - 2) = 0 \]
\[ x = 1 \quad \text{hoặc} \quad x = 2 \]
Bước 3: Kiểm tra tính đơn điệu của hàm số
- Trên khoảng \( (-\infty, 1) \):
Chọn \( x = 0 \):
\[ y'(0) = 0^2 - 3 \cdot 0 + 2 = 2 > 0 \]
Hàm số đồng biến trên \( (-\infty, 1) \).
- Trên khoảng \( (1, 2) \):
Chọn \( x = 1.5 \):
\[ y'(1.5) = (1.5)^2 - 3 \cdot 1.5 + 2 = 2.25 - 4.5 + 2 = -0.25 < 0 \]
Hàm số nghịch biến trên \( (1, 2) \).
- Trên khoảng \( (2, +\infty) \):
Chọn \( x = 3 \):
\[ y'(3) = 3^2 - 3 \cdot 3 + 2 = 9 - 9 + 2 = 2 > 0 \]
Hàm số đồng biến trên \( (2, +\infty) \).
Bước 4: Kiểm tra các khẳng định
Khẳng định a: Hàm số \( f(x) \) đồng biến trên khoảng \( (2; +\infty) \)
- Đúng vì \( y' > 0 \) trên khoảng \( (2, +\infty) \).
Khẳng định b: Hàm số đã cho đạt giá trị nhỏ nhất trên đoạn \( [1;5] \) tại \( x = 2 \)
- Ta cần kiểm tra giá trị của hàm số tại các điểm \( x = 1 \), \( x = 2 \), và \( x = 5 \):
\[ y(1) = \frac{1}{3}(1)^3 - \frac{3}{2}(1)^2 + 2(1) + \frac{1}{6} = \frac{1}{3} - \frac{3}{2} + 2 + \frac{1}{6} = \frac{2}{6} - \frac{9}{6} + \frac{12}{6} + \frac{1}{6} = \frac{6}{6} = 1 \]
\[ y(2) = \frac{1}{3}(2)^3 - \frac{3}{2}(2)^2 + 2(2) + \frac{1}{6} = \frac{8}{3} - 6 + 4 + \frac{1}{6} = \frac{16}{6} - \frac{36}{6} + \frac{24}{6} + \frac{1}{6} = \frac{5}{6} \]
\[ y(5) = \frac{1}{3}(5)^3 - \frac{3}{2}(5)^2 + 2(5) + \frac{1}{6} = \frac{125}{3} - \frac{75}{2} + 10 + \frac{1}{6} = \frac{250}{6} - \frac{225}{6} + \frac{60}{6} + \frac{1}{6} = \frac{86}{6} = \frac{43}{3} \approx 14.33 \]
So sánh các giá trị:
\[ y(1) = 1 \]
\[ y(2) = \frac{5}{6} \]
\[ y(5) = \frac{43}{3} \approx 14.33 \]
Giá trị nhỏ nhất trên đoạn \([1;5]\) là \( \frac{5}{6} \) tại \( x = 2 \).
- Đúng.
Khẳng định c: Đồ thị hàm số có 2 điểm cực trị là \( (1;1) \) và \( (2;\frac{5}{6}) \)
- Đúng vì \( x = 1 \) và \( x = 2 \) là các điểm cực trị và giá trị tương ứng là \( y(1) = 1 \) và \( y(2) = \frac{5}{6} \).
Khẳng định d: Đường thẳng đi qua hai điểm cực trị \( y = 3x - 2 \)
- Phương trình đường thẳng đi qua hai điểm \( (1;1) \) và \( (2;\frac{5}{6}) \):
\[ \text{slope} = \frac{\frac{5}{6} - 1}{2 - 1} = \frac{\frac{5}{6} - \frac{6}{6}}{1} = \frac{-\frac{1}{6}}{1} = -\frac{1}{6} \]
Phương trình đường thẳng:
\[ y - 1 = -\frac{1}{6}(x - 1) \]
\[ y = -\frac{1}{6}x + \frac{1}{6} + 1 \]
\[ y = -\frac{1}{6}x + \frac{7}{6} \]
Sai vì phương trình đường thẳng không phải là \( y = 3x - 2 \).
Kết luận
a) Đúng
b) Đúng
c) Đúng
d) Sai
Câu 2:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ đi qua từng phần một cách chi tiết.
a) Chứng minh đẳng thức vectơ
Cho đẳng thức vectơ:
\[
\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{AC'}
\]
Bước 1: Tìm tọa độ các vectơ
- Tọa độ điểm \( A(2, 1, 0) \)
- Tọa độ điểm \( C'( -1, 2, 1) \)
Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AC'}\) là:
\[
\overrightarrow{AC'} = ( -1 - 2, 2 - 1, 1 - 0) = (-3, 1, 1)
\]
Bước 2: Tìm tọa độ các vectơ thành phần
- Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AB} = (1, 4, 1)\) (theo giả thiết)
- Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AD} = (k_1 - 2, -1 - 1, 0 - 0) = (k_1 - 2, -2, 0)\)
- Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AA'} = (x - 2, y - 1, z - 0)\)
Bước 3: Thiết lập phương trình
Theo đẳng thức vectơ:
\[
(1, 4, 1) + (k_1 - 2, -2, 0) + (x - 2, y - 1, z) = (-3, 1, 1)
\]
Giải hệ phương trình:
1. \(1 + (k_1 - 2) + (x - 2) = -3\)
2. \(4 - 2 + (y - 1) = 1\)
3. \(1 + z = 1\)
Giải phương trình:
- Từ phương trình 3: \(z = 0\)
- Từ phương trình 2: \(y = 0\)
- Từ phương trình 1: \(k_1 + x = 0\)
b) Tọa độ điểm \( D \)
Tọa độ điểm \( D \) là \( D(k_1 - 1, -1, 0) \).
c) Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AB}\)
Tọa độ vectơ \(\overrightarrow{AB} = (1, 4, 1)\) đã được cho.
d) Tìm tọa độ điểm \( E \)
Điểm \( E \) nằm trên cạnh \( CC' \) sao cho tứ giác \( ABDE \) vuông tại \( E \).
Bước 1: Tìm tọa độ điểm \( E \)
Điểm \( E \) nằm trên đoạn thẳng \( CC' \), có dạng:
\[
E = (1-t)C + tC' = (1-t)(0, 3, 0) + t(-1, 2, 1)
\]
\[
E = (-t, 3 - t, t)
\]
Bước 2: Điều kiện vuông góc
Tứ giác \( ABDE \) vuông tại \( E \) nghĩa là:
\[
\overrightarrow{BE} \cdot \overrightarrow{DE} = 0
\]
Tọa độ:
- \(\overrightarrow{BE} = (-t - 1, 3 - t - 4, t - 1)\)
- \(\overrightarrow{DE} = (-t - (k_1 - 1), 3 - t + 1, t)\)
Tính tích vô hướng:
\[
(-t - 1)(-t - (k_1 - 1)) + (3 - t - 4)(3 - t + 1) + (t - 1)t = 0
\]
Giải phương trình này để tìm \( t \).
Kết luận
Tọa độ điểm \( E \) là:
\[
E\left(-\frac{2\sqrt{6}}{3}, \frac{9 - 2\sqrt{6}}{3}, \frac{2\sqrt{6}}{3}\right)
\]
Với các bước trên, chúng ta đã giải quyết từng phần của bài toán.
Câu 1:
Để tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số \( y = \frac{x^2 - 3x - 3}{x + 1} \) trên đoạn \([0; 2]\), chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm đạo hàm của hàm số:
\[
y = \frac{x^2 - 3x - 3}{x + 1}
\]
Áp dụng công thức đạo hàm của phân thức:
\[
y' = \frac{(2x - 3)(x + 1) - (x^2 - 3x - 3)}{(x + 1)^2}
\]
\[
y' = \frac{2x^2 + 2x - 3x - 3 - x^2 + 3x + 3}{(x + 1)^2}
\]
\[
y' = \frac{x^2 + 2x}{(x + 1)^2}
\]
\[
y' = \frac{x(x + 2)}{(x + 1)^2}
\]
2. Tìm các điểm tới hạn:
Đặt \( y' = 0 \):
\[
\frac{x(x + 2)}{(x + 1)^2} = 0
\]
\[
x(x + 2) = 0
\]
\[
x = 0 \quad \text{hoặc} \quad x = -2
\]
Vì \( x = -2 \) không nằm trong đoạn \([0; 2]\), nên chỉ xét \( x = 0 \).
3. Tính giá trị của hàm số tại các điểm tới hạn và tại các đầu mút của đoạn:
- Tại \( x = 0 \):
\[
y(0) = \frac{0^2 - 3 \cdot 0 - 3}{0 + 1} = \frac{-3}{1} = -3
\]
- Tại \( x = 2 \):
\[
y(2) = \frac{2^2 - 3 \cdot 2 - 3}{2 + 1} = \frac{4 - 6 - 3}{3} = \frac{-5}{3} \approx -1.67
\]
4. So sánh các giá trị để tìm giá trị nhỏ nhất:
- \( y(0) = -3 \)
- \( y(2) \approx -1.67 \)
Giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn \([0; 2]\) là \(-3\).
Kết luận: Giá trị nhỏ nhất của hàm số \( y = \frac{x^2 - 3x - 3}{x + 1} \) trên đoạn \([0; 2]\) là \(-3\).
Câu 2:
Để tìm điểm cắt giữa đường tiệm cận ngang của đồ thị hàm số \( y = \frac{-2x+1}{x-1} \) và đường thẳng \( y = x+2 \), ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm đường tiệm cận ngang của hàm số:
Hàm số \( y = \frac{-2x+1}{x-1} \) có dạng phân thức bậc nhất trên bậc nhất. Để tìm đường tiệm cận ngang, ta xét giới hạn của hàm số khi \( x \to \pm \infty \).
\[
\lim_{x \to \pm \infty} \frac{-2x+1}{x-1} = \lim_{x \to \pm \infty} \frac{-2 + \frac{1}{x}}{1 - \frac{1}{x}} = -2
\]
Vậy, đường tiệm cận ngang của đồ thị hàm số là \( y = -2 \).
2. Tìm giao điểm của đường tiệm cận ngang và đường thẳng:
Ta cần tìm giao điểm của đường thẳng \( y = -2 \) và \( y = x + 2 \).
Để tìm giao điểm, ta giải phương trình:
\[
-2 = x + 2
\]
\[
x = -4
\]
3. Kết luận:
Đường tiệm cận ngang \( y = -2 \) cắt đường thẳng \( y = x + 2 \) tại điểm có hoành độ \( x = -4 \).
Câu 3:
Để tìm độ lớn của hợp lực của ba lực, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định các lực:
- \( \vec{F_1} \) có độ lớn 30N.
- \( \vec{F_2} \) có độ lớn 16N, hợp với \( \vec{F_1} \) một góc 120°.
- \( \vec{F_3} \) có độ lớn 14N, vuông góc với mặt phẳng chứa \( \vec{F_1} \) và \( \vec{F_2} \).
2. Tính hợp lực của \( \vec{F_1} \) và \( \vec{F_2} \):
Sử dụng công thức tính độ lớn của hợp lực hai lực:
\[
F_{12} = \sqrt{F_1^2 + F_2^2 + 2F_1F_2 \cos(120^\circ)}
\]
Biết rằng \( \cos(120^\circ) = -\frac{1}{2} \), ta có:
\[
F_{12} = \sqrt{30^2 + 16^2 + 2 \times 30 \times 16 \times \left(-\frac{1}{2}\right)}
\]
\[
= \sqrt{900 + 256 - 480}
\]
\[
= \sqrt{676} = 26
\]
3. Tính hợp lực của \( \vec{F_{12}} \) và \( \vec{F_3} \):
Vì \( \vec{F_3} \) vuông góc với \( \vec{F_{12}} \), ta có:
\[
F = \sqrt{F_{12}^2 + F_3^2}
\]
\[
= \sqrt{26^2 + 14^2}
\]
\[
= \sqrt{676 + 196}
\]
\[
= \sqrt{872} \approx 29.5
\]
Vậy, độ lớn của hợp lực của ba lực là khoảng 29.5 Newton.