5 bài tập Toán thực tế (có lời giải)
5 câu hỏi
Một xe tải có chiều rộng là 2,4 m chiều cao là 2,5 m muốn đi qua một cái cổng hình parabol. Biết khoảng cách giữa hai chân cổng là 4m và khoảng cách từ đỉnh cổng tới mỗi chân cổng là \(2\sqrt 5 \) m( Bỏ qua độ dày của cổng).
a) Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy\) gọi Parabo \(\left( P \right):y = a{x^2}\) với \(a < 0\) là hình biểu diễn cổng mà xe tải muốn đi qua. Chứng minh \(a = - 1\).
b) Hỏi xe tải có đi qua cổng được không? Tại sao?
a) Giả sử trên mặt phẳng tọa độ, độ dài các đoạn thẳng được tính theo đơn vị mét.
Do khoảng cách giữa hai chân cổng là 4 m nên \(MA = NA = 2m\).
Theo giả thiết ta có \(OM = ON = 2\sqrt 5 \), áp dụng định lý Pythagore ta tính được: \(OA = 4\) vậy \(M\left( {2; - 4} \right),N\left( { - 2; - 4} \right)\).
Do \(M\left( {2; - 4} \right)\) thuộc parabol nên tọa độ điểm \(M\) thỏa mãn phương trình: \(\left( P \right):y = a{x^2}\) hay \( - 4 = a{.2^2} \Rightarrow a = - 1\) và \(\left( P \right):y = - {x^2}\).
b) Để đáp ứng chiều cao trước hết xe tải phải đi vào chính giữa cổng.
Xét đường thẳng \(\left( d \right):y = - \frac{3}{2}\)
(ứng với chiều cao của xe). Đường thẳng này cắt Parabol tại 2 điểm có tọa độ thỏa mãn hệ:
\(\left\{ \begin{array}{l}y = - {x^2}\\y = - \frac{3}{2}\end{array} \right.\) \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x^2} = \frac{3}{2}\\y = - \frac{3}{2}\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{{3\sqrt 2 }}{2};y = - \frac{3}{2}\\x = - \frac{{3\sqrt 2 }}{2};y = - \frac{3}{2}\end{array} \right.\)
suy ra tọa độ hai giao điểm là \(T\left( { - \frac{{3\sqrt 2 }}{2}; - \frac{3}{2}} \right);H\left( {\frac{{3\sqrt 2 }}{2};\frac{3}{2}} \right) \Rightarrow HT = 3\sqrt 2 > 2,4\).
Vậy xe tải có thể đi qua cổng.
Các ăng ten parabol thu sóng hoạt động dựa theo nguyên lý: mọi tia sóng song song với trục của parabol đều có tia phản xạ đi qua tiêu điểm \[F\] của parabol (vì vậy nếu ta đặt thiết bị thu sóng tại \[F\] thì sẽ thu sóng được tốt nhất). Người ta chứng minh được rằng: Nếu đường thẳng vuông góc với trục của parabol tại \[F\] cắt parabol tại 2 điểm \[A,B\]thì \[OF = \frac{1}{4}AB\] với \[O\] là đỉnh của parabol (tham khảo hình vẽ).
Tính độ dài đoạn \[OF\]ứng với mô hình trên của một ăng ten parabol (ngang 90cm và cao 9cm).
Ta có \[\left( P \right):y = a{x^2}\] đi qua điểm \[N\left( {45;9} \right)\]
Do đó \[9 = a{.45^2}\]
Nên \[a = \frac{1}{{225}}\]. Suy ra \[y = \frac{1}{{225}}{x^2}\]
Đường thẳng vuông góc \[Oy\] tại \[F\]cắt \[\left( P \right)\] tại \[A,B\] với \[{x_B} > 0\]
Vì \[{y_B} = OF = \frac{1}{4}AB = \frac{1}{2}FB = \frac{1}{2}{x_B}\] và \[B \in \left( P \right)\] nên \[\frac{1}{2}{x_B} = \frac{{x_B^2}}{{225}} \Leftrightarrow {x_B} = \frac{{225}}{2}\]
Vì vậy \[OF = \frac{1}{2}{x_B} = \frac{{225}}{4} = 56,25\left( {cm} \right)\]
Một hòn đá rơi xuống một cái hang, khoảng cách rơi xuống h (tính bằng mét) được cho bởi công thức \({\rm{h}} = 9,8.{{\rm{t}}^2}\), trong đó t là thời gian rơi (tính bằng giây).
a) Hãy tính độ sâu của hang nếu mất 3 giây để hòn đá chạm đáy.
b) Nếu hang sâu 156,8 mét thì phải mất bao lâu để hòn đá chạm tới đáy.
a) Áp dụng công thức \({\rm{h}} = 9,8.{{\rm{t}}^2}\) ta có: \({\rm{t}} = 3\;{\rm{s}} \Rightarrow {\rm{h}} = 9,{8.3^2} = 88,2(\;{\rm{m}})\).
Vậy hang này sâu \(88,2\;{\rm{m}}\).
b) Áp dụng công thức \(h = 9,8.{{\rm{t}}^2}\) ta có: \({\rm{h}} = 156,8(\;{\rm{m}}) \Rightarrow {{\rm{t}}^2} = \frac{{156,8}}{{9,8}} = 16 \Rightarrow {\rm{t}} = 4\) (s)
Vậy mất 4 giây để hòn đá chạm đất.
Lực \(F\) (tính bằng đơn vị N ) của gió thổi vào cánh buồm tỷ lệ với vận tốc của gió \(({\rm{km}}/{\rm{h}})\) bằng công thức \(F = k.{v^2}\). Biết nếu vận tốc của gió là \(5\;{\rm{km}}/{\rm{h}}\) thì lực của gió thổi vào cánh buồm là 100 N.
a) Tìm hệ số \(k\).
b) Cánh buồm chỉ chịu được lực tối đa là 3000 N. Hỏi nếu vận tốc gió là \(30\;{\rm{km}}/{\rm{h}}\) thì thuyền có thể ra khơi
được không?
a) Vì \({\rm{v}} = 5\;{\rm{km}}/{\rm{h}}\) thì \({\rm{F}} = 100\;{\rm{N}}\). Suy ra: \(100 = k \cdot {5^2} \Rightarrow k = 4\).
Vậy \(F = 4.{v^2}\)
b) Cho v=30km \(/{\rm{h}} \Rightarrow {\rm{F}} = {4.30^2} = 3600(\;{\rm{N}})\)
Vì \(3600\;{\rm{N}} > 3000\;{\rm{N}}\) nên thuyền không thể ra khơi.
Biết rằng nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn được tính bởi công thức: \({\rm{Q}} = 0,24{\rm{R}}{{\rm{I}}^2}{\rm{t}}\). Trong đó \(Q\) là nhiệt lượng tính bằng \({\rm{J}},{\rm{R}}\) là điện trở tính bằng ôm \((\Omega )\), I là cường độ dòng điện tính bằng ampe \(({\rm{A}}),{\rm{t}}\) là thời gian tính bằng giây \(({\rm{s}})\). Dòng điện chạy qua một dây dẫn có điện trở \({\rm{R}} = 10\Omega \) trong thời gian 5 giây. Tính cường độ dòng điện khi nhiệt lượng tỏa ra là 180 J. (Làm tròn các kết quả đến chữ số thập phân thứ hai).
Thay \({\rm{R}} = 10,{\rm{t}} = 5\) vào hàm số ta được: \({\rm{Q}} = 0,24 \cdot 10 \cdot {{\rm{I}}^2} \cdot 5 = 12{{\rm{I}}^2}\)
Cường độ dòng điện khi tỏa nhiệt \(180{\rm{J}}\) là:
\({\rm{Q}} = 12{{\rm{I}}^2} \Rightarrow {{\rm{I}}^2} = \frac{{\rm{Q}}}{{12}} = \frac{{180}}{{12}} = 15 \Rightarrow {\rm{I}} = 3,87\)(nhận) hoặc \({\rm{I}} = - 3,87\) (loại)
Vậy cường độ dòng điện khoảng 3,87A.
