20 câu Trắc nghiệm Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 3. Ứng dụng hình học của tích phân có đáp án
20 câu hỏi
I. Nhận biết
Thể tích \[V\] của khối tròn xoay giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = f\left( x \right)\], trục \[Ox\] và hai đường thẳng \[x = a,x = b{\rm{ }}\left( {a < b} \right)\] khi quay quanh trục \[Ox\] là:
\[V = \pi \int\limits_a^b {{f^2}\left( x \right)dx.} \]
\[V = \pi \int\limits_a^b {f\left( x \right)dx.} \]
\[V = {\pi ^2}\int\limits_a^b {{f^2}\left( x \right)dx.} \]
\[V = \int\limits_a^b {{f^2}\left( x \right)dx.} \]
Đáp án đúng là: A
Diện tích \[S\] của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = f\left( x \right)\], trục \[Ox\] và hai đường thẳng \[x = a,x = b{\rm{ }}\left( {a < b} \right)\] được tính theo công thức
</>
\[S = \int\limits_a^b {{f^2}\left( x \right)dx.} \]
\[S = \int\limits_a^b {f\left( x \right)dx.} \]
\[S = \int\limits_a^b {\left| {f\left( x \right)} \right|dx.} \]
\[S = \pi \int\limits_a^b {\left| {f\left( x \right)} \right|dx.} \]
Đáp án đúng là: C
Gọi \[S\] là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = f\left( x \right)\], trục hoành và hai đường thẳng \[x = - 3,x = 2\]. Đặt \[a = \int\limits_{ - 3}^1 {f\left( x \right)dx} ,{\rm{ }}b = \int\limits_1^2 {f\left( x \right)dx.} \]
Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
\[S = a + b.\]
\[S = a - b.\]
\[S = - a - b.\]
\[S = b - a.\]
Đáp án đúng là: D
Ta có: \[S = \int\limits_{ - 3}^2 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx = } \int\limits_{ - 3}^1 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx} + \int\limits_1^2 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx} \]
\[ = - \int\limits_{ - 3}^1 {f\left( x \right)dx} + \int\limits_1^2 {f\left( x \right)dx} \]\[ = b - a.\]
Gọi \[S\] là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = {3^x}\], \[y = 0,x = 0,x = 2.\]Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
\[S = \int\limits_0^2 {{3^x}dx} .\]
\[S = \pi \int\limits_0^2 {{3^{2x}}dx} .\]
\[S = \pi \int\limits_0^2 {{3^x}dx} .\]
\[S = \int\limits_0^2 {{3^{2x}}dx} .\]
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[S = \int\limits_0^2 {\left| {{3^x} - 0} \right|dx} = \int\limits_0^2 {{3^x}dx} .\]
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] liên tục trên \[\mathbb{R}.\] Gọi \[S\] là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = f\left( x \right)\], \[y = 0,x = - 2,x = 3\] (như hình vẽ). Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
\[S = - \int\limits_{ - 2}^1 {f\left( x \right)dx} - \int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} .\]
\[S = \int\limits_{ - 2}^1 {f\left( x \right)dx} - \int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} .\]
\[S = - \int\limits_{ - 2}^1 {f\left( x \right)dx} + \int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} .\]
\[S = \int\limits_{ - 2}^1 {f\left( x \right)dx} + \int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} .\]
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[S = \int\limits_{ - 2}^3 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx = } \int\limits_{ - 2}^1 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx} + \int\limits_1^3 {\left| {f\left( x \right)} \right|dx} \]
\[ = \int\limits_{ - 2}^1 {f\left( x \right)dx} - \int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} .\]
II. Thông hiểu
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = {\left( {x - 2} \right)^2} - 1\], trục hoành và hai đường thẳng \[x = 1,x = 2\] bằng
\[\frac{1}{3}.\]
\[\frac{2}{3}.\]
\[\frac{3}{2}.\]
\[\frac{7}{3}.\]
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[S = \int\limits_1^2 {\left| {{{\left( {x - 2} \right)}^2} - 1} \right|dx = } \int\limits_1^2 {\left| {{x^2} - 4x + 3} \right|dx} \]
Có \[{\left( {x - 2} \right)^2} - 1 < 0,\forall x \in \left[ {1;2} \right]\] nên \[S = \int\limits_1^2 {\left( { - {x^2} + 4x - 3} \right)dx} = \left. {\left( { - \frac{{{x^3}}}{3} + 2{x^2} - 3x} \right)} \right|_1^2 = \frac{2}{3}.\]
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = {x^2} + 1,{\rm{ }}x = - 1,{\rm{ }}x = 2\] và trục hoành.
\[S = 16.\]
\[S = 6.\]
\[S = \frac{{13}}{6}.\]
\[S = 13.\]
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[S = \int\limits_{ - 1}^2 {\left| {{x^2} + 1} \right|dx = } \int\limits_{ - 1}^2 {\left( {{x^2} + 1} \right)dx} = \left. {\left( {\frac{{{x^3}}}{3} + x} \right)} \right|_{ - 1}^2 = 6.\]
Cho hình phẳng D giới hạn bởi đường cong \[y = {x^2} + 1\], trục hoành và các đường thẳng \[x = 0,x = 3\]. Khối tròn xoay tạo thành khi quay D quanh trục hoành có thể tích V bằng
\[V = 12\pi .\]
\[V = \frac{{348\pi }}{5}.\]
\[V = 32\pi .\]
\[V = 9\pi .\]
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[V = \pi \int\limits_0^3 {{{\left( {{x^2} + 1} \right)}^2}dx} = \pi \int\limits_0^3 {\left( {{x^4} + 2{x^2} + 1} \right)dx} \]
\[ = \pi \left. {\left( {\frac{{{x^5}}}{5} + \frac{2}{3}{x^3} + x} \right)} \right|_0^3 = \frac{{348\pi }}{5}.\]
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số \[y = {x^3} - 6x,y = {x^2}\] (phần tô đậm trong hình sau) bằng:
\[S = \int\limits_{ - 2}^0 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx.\]
\[S = \int\limits_{ - 2}^3 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx.\]
\[S = \int\limits_{ - 2}^9 {\left( {{x^2} - {x^3} + 6x} \right)} dx.\]
\[S = \int\limits_{ - 2}^0 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx - \int\limits_0^3 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx.\]
Đáp án đúng là: D
Ta có: \[S = \int\limits_{ - 2}^3 {\left| {{x^3} - 6x - {x^2}} \right|} dx = \int\limits_{ - 2}^0 {\left| {{x^3} - 6x - {x^2}} \right|} dx + \int\limits_0^3 {\left| {{x^3} - 6x - {x^2}} \right|} dx\]
\[ = \int\limits_{ - 2}^0 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx - \int\limits_0^3 {\left( {{x^3} - 6x - {x^2}} \right)} dx\].
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số \[y = \ln x,{\rm{ }}y = 1\] và hai đường thẳng \[x = 1,x = e\] bằng
\[{e^2}.\]
\[e + 2.\]
\[2e.\]
\[e - 2.\]
Đáp án đúng là: D
Ta có: \[S = \int\limits_1^e {\left| {\ln x - 1} \right|dx} = \int\limits_1^e { - \left( {\ln x - 1} \right)dx} \]
\[ = \int\limits_1^e {1dx - \int\limits_1^e {\ln xdx} } \]
Cho \[I = \int {\ln xdx} \], ta đặt: \[\left\{ \begin{array}{l}u = \ln x\\dv = dx\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}du = \frac{1}{x}dx\\v = x\end{array} \right.\]
Suy ra \[I = \int {\ln xdx} = x\ln x - \int {x.\frac{1}{x}dx = x\ln x - x} \]
Suy ra \[S = \left. x \right|_1^e - \left. {\left( {x\ln x - x} \right)} \right|_1^e = e - 2.\]
Cho hình phẳng D giới hạn bởi đường cong \[y = {e^x}\], trục hoành và các đường thẳng \[x = 0,x = 1\]. Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay D quanh trục hoành có thể tích V bằng
\[V = \frac{{\pi \left( {{e^2} + 1} \right)}}{2}.\]
\[V = \frac{{{e^2} - 1}}{2}.\]
\[V = \frac{{\pi {e^2}}}{3}.\]
\[V = \frac{{\pi \left( {{e^2} - 1} \right)}}{2}.\]
Đáp án đúng là: D
Ta có: \[V = \pi \int\limits_0^1 {{e^{2x}}dx} = \left. {\pi \frac{{{e^{2x}}}}{2}} \right|_0^1 = \frac{{\pi \left( {{e^2} - 1} \right)}}{2}\].
Cho hình phẳng D giới hạn bởi đường cong \[y = \sqrt {2 + \cos x} \], trục hoành và các đường thẳng \[x = 0,x = \frac{\pi }{2}.\] Khối tròn xoay tạo thành khi D quay quanh trục hoành có thể tích V bằng:
\[V = \left( {\pi + 1} \right)\pi .\]
\[V = \pi - 1.\]
\[V = \pi + 1.\]
\[V = \left( {1 - \pi } \right)\pi .\]
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[V = \pi \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{{\left( {\sqrt {2 + \cos x} } \right)}^2}dx = \pi } \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left( {2 + \cos x} \right)dx} \]
\[ = \left. {\pi \left( {2x + \sin x} \right)} \right|_0^{^{\frac{\pi }{2}}} = \pi \left( {\pi + 1} \right).\]
Cho hình (H) giới hạn bởi các đường \[y = {x^2},x = 1\] và trục hoành. Quay hình (H) quanh trục \[Ox\] ta được khối tròn xoay có thể tích là
\[\frac{\pi }{5}.\]
\[\frac{\pi }{3}.\]\[\]
\[\frac{{2\pi }}{3}.\]
\[\frac{{2\pi }}{5}.\]
Đáp án đúng là: A
Xét phương trình hoành độ giao điểm \[{x^2} = 0 \Rightarrow x = 0\].
Ta có: \[V = \pi \int\limits_0^1 {{{\left( {{x^2}} \right)}^2}} dx = \left. {\pi \frac{{{x^5}}}{5}} \right|_0^1 = \frac{\pi }{5}.\]
Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi các đường \[y = {x^2} - 2x\], trục hoành, trục tung và đường thẳng \[x = 1.\] Tính thể tích V của khối tròn xoay khi quay (H) quanh trục \[Ox.\]
\[V = \frac{{8\pi }}{{15}}.\]
\[V = \frac{{4\pi }}{3}.\]
\[V = \frac{{15\pi }}{8}.\]
\[V = \frac{{7\pi }}{8}.\]
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[V = \pi \int\limits_0^1 {{{\left( {{x^2} - 2x} \right)}^2}dx = } \pi \int\limits_0^1 {\left( {{x^4} - 4{x^3} + 4{x^2}} \right)dx} \]
\[ = \left. {\pi \left( {\frac{{{x^5}}}{5} - {x^4} + \frac{4}{3}{x^3}} \right)} \right|_0^1 = \frac{{8\pi }}{{15}}.\]
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = {x^2}\], \[y = - \frac{1}{3}x + \frac{4}{3}\] và trục hoành như hình vẽ sau:
\[\frac{7}{3}.\]
\[\frac{{56}}{3}.\]
\[\frac{{39}}{2}.\]
\[\frac{{11}}{6}.\]
Đáp án đúng là:
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = {x^2}\], \[y = - \frac{1}{3}x + \frac{4}{3}\], trục hoành như hình vẽ, ta có: \[S = \int\limits_0^1 {{x^2}dx + \int\limits_1^4 {\left( { - \frac{1}{3}x + \frac{4}{3}} \right)} } dx\]
\[ = \left. {\frac{{{x^3}}}{3}} \right|_0^1 + \left. {\left( { - \frac{1}{6}{x^2} + \frac{4}{3}x} \right)} \right|_1^4 = \frac{{11}}{6}\].
III. Vận dụng
Một người chạy trong thời gian 1 giờ, vận tốc \[v\] (km/h) phụ thuộc vào thời gian t (h) có đồ thị là một phần parabol với đỉnh \[I\left( {\frac{1}{2};8} \right)\] và trục đối xứng song song với trục tung như hình bên. Tính quãng đường \[s\] người đó chạy được trong khoảng thời gian 45 phút, kể từ khi chạy?
4 km.
5 km.
4,5 km.
5,5 km.
Đáp án đúng là: C
Gọi parabol là \[\left( P \right):y = a{x^2} + bx + c\]. Từ hình vẽ ta có (P) đi qua điểm có tọa độ (0; 0); (1; 0) và \[I\left( {\frac{1}{2};8} \right)\].
Ta có: \[\left\{ \begin{array}{l}a + b + c = 0\\c = 0\\\frac{a}{4} + \frac{b}{2} + c = 8\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = - 32\\b = 32\\c = 0.\end{array} \right.\]
Suy ra \[\left( P \right):y = - 32{x^2} + 32x.\]
Đổi 45 phút = \[\frac{3}{4}\] giờ.
Vậy quãng đường người đó đi được là
\[s = \int\limits_0^{\frac{3}{4}} {\left( { - 32{x^2} + 32x} \right)dx = \left. {\left( { - \frac{{32}}{3}{x^3} + 16{x^2}} \right)} \right|_0^{\frac{3}{4}} = 4,5} \]km.
Gọi (H) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị \[\left( C \right):y = \frac{{{x^2} + 1}}{x}\], trục \[Ox\] và hai đường thẳng \[x = 1,x = 3\]. Thể tích V của vật thể tròn xoay khi (H) quay quanh trục \[Ox\] thỏa:
\[16 < V < 17.\]
\[41 < V < 42.\]
\[13 < V < 14.\]
\[5 < V < 6.\]
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[V = \pi \int\limits_1^3 {{{\left( {\frac{{{x^2} + 1}}{x}} \right)}^2}} dx = \pi \int\limits_1^3 {\left( {{x^2} + 2 + \frac{1}{{{x^2}}}} \right)dx} \]
\[ = \left. {\pi \left( {\frac{{{x^3}}}{3} + 2x - \frac{1}{x}} \right)} \right|_1^3 = \frac{{40\pi }}{3} \approx 41,89\].
Vậy \[41 < V < 42.\]
Cho hình (H) là hình phẳng được tô đậm trong hình vẽ và được giới hạn bởi các đường có phương trình \[y = \frac{{10}}{3}x - {x^2}\], \[y = \left\{ \begin{array}{l} - x,{\rm{ }}x \le 1\\x - 2{\rm{, }}x > 1\end{array} \right.\].
Diện tích của hình (H) bằng
\[\frac{{13}}{2}.\]
\[\frac{{11}}{6}.\]
\[\frac{{14}}{3}.\]
\[\frac{{11}}{3}.\]
Đáp án đúng là: A
Xét \[y = \left\{ \begin{array}{l} - x,{\rm{ }}x \le 1\\x - 2{\rm{, }}x > 1\end{array} \right.\], ta có:
\[\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} \left( {x - 2} \right) = - 1\]; \[\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} y = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \left( { - x} \right) = - 1\] và \[y\left( 1 \right) = - 1\].
Do đó hàm số liên tục tại \[x = 1.\]
Diện tích hình phẳng cần tính là:
\[S = \int\limits_0^1 {\left( {\frac{{10}}{3}x - {x^2} + x} \right)dx + } \int\limits_1^3 {\left( {\frac{{10}}{3}x - {x^2} - x + 2} \right)dx} \]
\[ = \int\limits_0^1 {\left( {\frac{{13}}{3}x - {x^2}} \right)dx + } \int\limits_1^3 {\left( {\frac{7}{3}x - {x^2} + 2} \right)dx} \]
\[ = \left. {\left( {\frac{{13}}{6}{x^2} - \frac{{{x^3}}}{3}} \right)} \right|_0^1 + \left. {\left( {\frac{7}{6}{x^2} - \frac{{{x^3}}}{3} + 2x} \right)} \right|_1^3 = \frac{{13}}{2} = 6,5.\]
Chị Minh muốn làm một cái cổng hình parabol như hình vẽ dưới đây. Chiều cao \[GH = 4\] m, chiều rộng \[AB = 4\] m, \[AC = BD = 0,9\] m. Chi Minh làm hai cánh cổng khi đóng lại là hình chữ nhật \[CDEF\] tô đậm có giá là \[1200000\] đồng/m2, còn các phần để trắng để trang trí hoa có giá là \[900000\] đồng/m2. Hỏi tổng số tiền để làm hai phần nói trên gần nhất với số tiền nào dưới đây?
\[11445000\] đồng.
\[4077000\] đồng.
\[7368000\] đồng.
\[11370000\] đồng.
Đáp án đúng là: A
Gắn hệ trục tọa độ sao cho \[AB\] trùng \[Ox\], \[A\] trùng \[O\] khi đó parabol có đỉnh \[G\left( {2;4} \right)\] và đi qua gốc tọa độ.
Giả sử phương trình của parabol có dạng \[y = a{x^2} + bx + c{\rm{ }}\left( {a \ne 0} \right).\]
Vì parabol có đỉnh là \[G\left( {2;4} \right)\] và đi qua điểm O(0; 0) nên ta có:
\[\left\{ \begin{array}{l}c = 0\\ - \frac{b}{{2a}} = 2\\4a + 2b + c = 4\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = - 1\\b = 4\\c = 0.\end{array} \right.\]
Suy ra phương trình parabol là \[y = f\left( x \right) = - {x^2} + 4x.\]
Diện tích của cả cổng là \[S = \int\limits_0^4 {\left( { - {x^2} + 4x} \right)dx = \left. {\left( { - \frac{{{x^3}}}{3} + 2{x^2}} \right)} \right|} _0^4 = \frac{{32}}{3}\] (m3).
Mặt khác, ta có chiều cao \[CF = DE = f\left( {0,9} \right) = 2,79\] (m);
\[CD = 4 - 2.0,9 = 2,2\] (m).
Diện tích hai cánh cổng là \[{S_{CDEF}} = CD.CF = 2,79.2,2 = 6,138\] (m2).
Diện tích phần trang trí hoa là: \[{S_{tt}} = S - {S_{CDEF}} = \frac{{32}}{3} - 6,138 = \frac{{6793}}{{1500}}\] (m2).
Vậy tổng số tiền để làm cổng là: \[6,138.1200000 + \frac{{6793}}{{1500}}.900000 = 11441400\] (đồng).
Một li rượu có hình dạng tròn xoay và kích thước như hình vẽ, thiết diện dọc của cốc (bổ dọc cốc thành 2 phần bằng nhau) là một đường parabol.
Thể tích tối đa mà cốc có thể chứa được là (làm tròn kết quả đến hai chữ số thập phân).
\[V \approx 320\] cm3.
\[V \approx 1005,31\] cm3.
\[V \approx 251,33\] cm3.
\[V \approx 502,65\] cm3.
Đáp án đúng là: C
Gắn phần miệng li đựng nước vào hệ trục tọa độ, với đỉnh trùng với gốc tọa độ.
Lúc này, ta được parabol đi qua các điểm (0; 0), (−4; 10); (4; 10).
Gọi phương trình parabol là: \[y = a{x^2} + bx + c\] \[\left( {a \ne 0} \right)\].
Ta có: \[\left\{ \begin{array}{l}c = 0\\16a - 4b + c = 10\\16a + 4b + c = 10\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}c = 0\\a = \frac{5}{8}\\b = 0\end{array} \right.\].
Vậy \[y = \frac{5}{8}{x^2} \Leftrightarrow {x^2} = \frac{8}{5}y \Leftrightarrow x = \sqrt {\frac{8}{5}y} \]
Thể tích tối đa mà cốc có thể chứa nước là
\[V = \pi {\int\limits_0^{10} {\left( {\sqrt {\frac{8}{5}} y} \right)} ^2}dy = \pi \int\limits_0^{10} {\left( {\frac{8}{5}y} \right)dy = \left. {\pi \frac{4}{5}{y^2}} \right|_0^{10}} = 80\pi \approx 251,33\] cm3.
