Câu 1:
Để giải quyết các mệnh đề liên quan đến hàm số \( y = \frac{x^2 + 2x - 1}{x - 1} \), ta thực hiện các bước sau:
Điều kiện xác định (ĐKXĐ):
Hàm số xác định khi \( x \neq 1 \).
a) Hàm số nghịch biến trên khoảng \((0;2)\):
Tính đạo hàm của hàm số:
\[ y' = \frac{(2x + 2)(x - 1) - (x^2 + 2x - 1)(1)}{(x - 1)^2} \]
Rút gọn:
\[ y' = \frac{2x^2 - 2x + 2x - 2 - x^2 - 2x + 1}{(x - 1)^2} = \frac{x^2 - 1}{(x - 1)^2} = \frac{(x - 1)(x + 1)}{(x - 1)^2} = \frac{x + 1}{x - 1} \]
Xét dấu của \( y' \) trên khoảng \((0;2)\):
- Với \( x \in (0, 1) \), \( y' < 0 \) (vì \( x + 1 > 0 \) và \( x - 1 < 0 \)).
- Với \( x \in (1, 2) \), \( y' > 0 \) (vì \( x + 1 > 0 \) và \( x - 1 > 0 \)).
Kết luận: Hàm số không nghịch biến trên khoảng \((0;2)\). Mệnh đề a) sai.
b) Đồ thị (C) có tiệm cận đứng là đường thẳng có phương trình \( x = 1 \):
Khi \( x \to 1 \), mẫu số tiến về 0, do đó hàm số có tiệm cận đứng tại \( x = 1 \).
Kết luận: Mệnh đề b) đúng.
c) Hàm số có hai điểm cực trị:
Xét phương trình \( y' = 0 \):
\[ \frac{x + 1}{x - 1} = 0 \Rightarrow x + 1 = 0 \Rightarrow x = -1 \]
Với \( x = -1 \), hàm số có một điểm cực trị. Không có điểm nào khác thỏa mãn \( y' = 0 \).
Kết luận: Mệnh đề c) sai.
d) Đồ thị (C) như hình vẽ sau:
Quan sát hình vẽ:
- Đồ thị có tiệm cận đứng tại \( x = 1 \).
- Đồ thị có dạng hyperbol với một nhánh đi qua gốc tọa độ và một nhánh khác nằm ở góc phần tư thứ tư.
Kết luận: Mệnh đề d) đúng.
Tóm lại:
- Mệnh đề a) sai.
- Mệnh đề b) đúng.
- Mệnh đề c) sai.
- Mệnh đề d) đúng.
Câu 2:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ phân tích từng phần một cách chi tiết.
a) Tìm hàm vận tốc và hàm gia tốc
1. Hàm vận tốc: Vận tốc là đạo hàm của tọa độ theo thời gian. Do đó, ta có:
\[
v(t) = y'(t) = \frac{d}{dt}(t^3 - 12t + 3) = 3t^2 - 12
\]
Điều kiện xác định là \(t \geq 0\).
2. Hàm gia tốc: Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian. Do đó, ta có:
\[
a(t) = v'(t) = \frac{d}{dt}(3t^2 - 12) = 6t
\]
Điều kiện xác định là \(t \geq 0\).
b) Xác định chiều chuyển động của hạt
- Hạt chuyển động lên trên khi vận tốc dương: \(v(t) > 0\).
\[
3t^2 - 12 > 0 \implies t^2 > 4 \implies t > 2 \quad (\text{vì } t \geq 0)
\]
- Hạt chuyển động xuống dưới khi vận tốc âm: \(v(t) < 0\).
\[
3t^2 - 12 < 0 \implies t^2 < 4 \implies 0 \leq t < 2
\]
c) Tính quãng đường hạt đi được trong khoảng thời gian \(0 < t < 3\)
Quãng đường đi được là tích phân của giá trị tuyệt đối của vận tốc trong khoảng thời gian đã cho:
\[
S = \int_{0}^{3} |v(t)| \, dt
\]
Ta cần xét dấu của \(v(t)\) trong khoảng \(0 < t < 3\):
- Với \(0 < t < 2\), \(v(t) < 0\).
- Với \(2 < t < 3\), \(v(t) > 0\).
Do đó, quãng đường đi được là:
\[
S = \int_{0}^{2} -v(t) \, dt + \int_{2}^{3} v(t) \, dt
\]
Tính từng phần:
\[
\int_{0}^{2} -v(t) \, dt = \int_{0}^{2} -(3t^2 - 12) \, dt = \int_{0}^{2} (12 - 3t^2) \, dt
\]
\[
= \left[ 12t - t^3 \right]_{0}^{2} = (24 - 8) - (0 - 0) = 16
\]
\[
\int_{2}^{3} v(t) \, dt = \int_{2}^{3} (3t^2 - 12) \, dt
\]
\[
= \left[ t^3 - 12t \right]_{2}^{3} = (27 - 36) - (8 - 24) = -9 + 16 = 7
\]
Tổng quãng đường:
\[
S = 16 + 7 = 23 \text{ m}
\]
d) Xác định khi nào hạt tăng tốc và giảm tốc
- Hạt tăng tốc khi vận tốc và gia tốc cùng dấu.
- Hạt giảm tốc khi vận tốc và gia tốc trái dấu.
- Với \(t > 2\), \(v(t) > 0\) và \(a(t) > 0\), hạt tăng tốc.
- Với \(0 < t < 2\), \(v(t) < 0\) và \(a(t) > 0\), hạt giảm tốc.
Kết luận:
- Hạt chuyển động lên trên khi \(t > 2\).
- Hạt chuyển động xuống dưới khi \(0 < t < 2\).
- Quãng đường hạt đi được trong khoảng \(0 < t < 3\) là 23 m.
- Hạt tăng tốc khi \(t > 2\) và giảm tốc khi \(0 < t < 2\).
Câu 3:
Để giải quyết các câu hỏi liên quan đến hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D', ta cần xác định tọa độ các điểm dựa trên hệ trục tọa độ Oxyz với gốc O trùng với điểm A.
a) Tọa độ điểm A' là \((0;0;3)\).
Điểm A' nằm trên trục z, cách A một đoạn bằng chiều cao của hình hộp chữ nhật. Do đó, tọa độ của A' là \((0;0;3)\).
b) Độ dài đoạn thẳng BD bằng 14 m.
Điểm B có tọa độ \((8;0;0)\) và điểm D có tọa độ \((0;6;0)\). Độ dài đoạn BD được tính bằng công thức:
\[
BD = \sqrt{(8-0)^2 + (0-6)^2 + (0-0)^2} = \sqrt{8^2 + 6^2} = \sqrt{64 + 36} = \sqrt{100} = 10 \, \text{m}
\]
Vậy độ dài đoạn BD là 10 m, không phải 14 m.
c) Tọa độ của B'D là
Điểm B' có tọa độ \((8;0;3)\) và điểm D có tọa độ \((0;6;0)\). Độ dài đoạn B'D được tính bằng công thức:
\[
B'D = \sqrt{(8-0)^2 + (0-6)^2 + (3-0)^2} = \sqrt{8^2 + 6^2 + 3^2} = \sqrt{64 + 36 + 9} = \sqrt{109}
\]
d) Tọa độ của điểm treo chiếc quạt là \((4;3;3)\).
Điểm giữa trần nhà là trung điểm của đoạn A'C'. Tọa độ của A' là \((0;0;3)\) và C' là \((8;6;3)\). Trung điểm của A'C' có tọa độ:
\[
\left(\frac{0+8}{2}, \frac{0+6}{2}, \frac{3+3}{2}\right) = (4;3;3)
\]
Vậy tọa độ của điểm treo chiếc quạt là \((4;3;3)\).