Dự án "Công viên Thiên văn học" được khởi công năm 2017 do Tập đoàn Nam Cường đầu tư và đưa vào sử dụng từ đầu năm 2024. Để tạo điểm nhấn, các kỹ sư đã thiết kế một con đường và Vọng Lâu giữa
17/22
PHẦN III. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 6.
Dự án "Công viên Thiên văn học" được khởi công năm 2017 do Tập đoàn Nam Cường đầu tư và đưa vào sử dụng từ đầu năm 2024. Để tạo điểm nhấn, các kỹ sư đã thiết kế một con đường và Vọng Lâu giữa hồ (tham khảo hình 1). Theo một tỉ lệ nhất định, con đường ở giữa công viên được mô phỏng như hình 2, biết rằng, trên hệ trục tương ứng của hình 2 thì:
- Các đường cong \(BC,FG\) là 2 phần của Parabol có phương trình \(y = f(x) = 0,11{x^2} + 1\).
- Các đường cong \(AQ,PK\) là 2 phần của Parabol có phương trình \(y = g(x) = 0,1{x^2} + 0,41\).
- Đường cong qua 3 điểm \(Q,O,P\) là một phần của Parabol có phương trình là \(y = h(x) = 0,13{x^2}\).
- Các điểm \(C,D\) có cùng hoành độ là \( - 0,35\). Các điểm \(E,F\) có cùng hoành độ là \(0,35\).
- Các điểm \(D,E\) có cùng tung độ là \(2,65\).
- Các điểm \(A,Q,P,K\)có hoành độ lần lượt là \( - 6; - \sqrt {14} ;\sqrt {14} ;6\).
- Điểm \(B,G\)có hoành độ lần lượt là \( - 5,7\) và \(5,7\).
Dựa theo số liệu ở hình 2, hãy tính diện tích phần con đường được tô hình viên gạch trong hình 2? (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười).
Đáp án: 11,4.
Do tính đối xứng của hình vẽ qua trục tung \(Oy\), chúng ta có thể tính diện tích phần bên phải rồi nhân đôi.
· Nhánh dưới: Gồm cung \[OP\] và\(PK\).
o Cung \[OP\] (từ \(x = 0\)đến\(x = \sqrt {14} \)): \(y = h(x) = 0,13{x^2}\)
o Cung \(PK\) (từ \(x = \sqrt {14} \) đến \(x = 6\)): \(y = g(x) = 0,1{x^2} + 0,41\)
· Nhánh trên: Gồm các đoạn thẳng và cung\(FG\).
o Đoạn\(EF\): Nằm trên đường thẳng hoành độ \(x = 0,35\). Điểm \(E\) có tung độ \(2,65\), điểm \(F\)thuộc \(f(x)\) nên có tung độ \(f(0,35) = 0,11{(0,35)^2} + 1 \approx 1,013\).
o Cung \(FG\)(từ \(x = 0,35\) đến \(x = 5,7\)): \(y = f(x) = 0,11{x^2} + 1\)
o Đoạn thẳng đứng \(GH\)(tại \(x = 5,7\)): Nối từ cung \(f(x)\) xuống cung \(g(x)\).
Diện tích cần tính là tổng của 3 phần chính bên phải trục:
· Phần 1: Hình chữ nhật nhỏ ở giữa (giới hạn bởi \(x = 0\) đến \(x = 0,35\))
Được giới hạn trên bởi đoạn \(DE\)(\(y = 2,65\)) và giới hạn dưới bởi cung \(h(x)\).
\({S_1} = \int_0^{0,35} {(2,65 - 0,13{x^2})} {\rm{d}}x \approx 0,9256\)
· Phần 2: Phần đường cong từ \(F\) đến \(P\) (giới hạn bởi \(x = 0,35\) đến \(x = \sqrt {14} \))
Giới hạn trên là \(f(x)\), giới hạn dưới là \(h(x)\).
\({S_2} = \int_{0,35}^{\sqrt {14} } {(0,11{x^2} + 1 - 0,13{x^2})} {\rm{d}}x = \int_{0,35}^{\sqrt {14} } {(1 - 0,02{x^2})} {\rm{d}}x \approx 3,0426\)
· Phần 3: Phần đường cong từ \(P\) đến \(G\) (giới hạn bởi \(x = \sqrt {14} \) đến \(x = 5,7\))
Giới hạn trên là \(f(x)\), giới hạn dưới là \(g(x)\).
\({S_3} = \int_{\sqrt {14} }^{5,7} {(0,11{x^2} + 1 - (} 0,1{x^2} + 0,41)){\rm{d}}x = \int_{\sqrt {14} }^{5,7} {(0,01{x^2} + 0,59)} {\rm{d}}x \approx 1,5982\)
· Phần 4: Từ \(x = 5,7\) đến \(x = 6\)
+ Tìm phương trình đường thẳng \(GK\)
Tọa độ điểm \(G\): \({x_G} = 5,7 \Rightarrow {y_G} = f(5,7) = 0,11{(5,7)^2} + 1 = 4,5739\). Vậy \(G(5,7;4,5739)\).
Tọa độ điểm \(K\): \({x_K} = 6 \Rightarrow {y_K} = g(6) = 0,1{(6)^2} + 0,41 = 4,01\). Vậy \(K(6;4,01)\).
Phương trình đường thẳng \(GK\)có dạng \(y = ax + b\):
Hệ số góc \(a = \frac{{{y_K} - {y_G}}}{{{x_K} - {x_G}}} = \frac{{4,01 - 4,5739}}{{6 - 5,7}} = \frac{{ - 0,5639}}{{0,3}} \approx - 1,879667\).
Phương trình: \(y - 4,01 = - 1,879667\left( {x - 6} \right) \Rightarrow {y_{GK}} = - 1,879667x + 15,288\)
+ Tính \({S_4}\) (Phần giới hạn bởi đoạn \(GK\)và \(g(x)\) từ \(x = 5,7\) đến \(x = 6\)):
\(\begin{array}{l}{S_4} = \int_{5,7}^6 {({y_{GK}} - g(} x)){\rm{d}}x\\ = \int_{5,7}^6 {( - 1,879667x + 15,288 - (} 0,1{x^2} + 0,41)){\rm{d}}x\end{array}\)
\( = \int_{5,7}^6 {( - 0,1{x^2} - 1,879667x + 14,878)} {\rm{d}}x\) \( \Rightarrow {S_4} \approx 48,234 - 48,0964 = 0,1376\)
+ Diện tích một nửa: \({S_h} = {S_1} + {S_2} + {S_3} + {S_4} \approx 0,92565 + 3,04279 + 1,59816 + 0,1376 = 5,7042\)
Vậy diện tích phần con đường được tô hình viên gạch là \(S = 2{S_h} = 2 \times 5,7042 = 11,4084 \approx 11,4\).