Đề cương ôn tập giữa kì 1 Toán 12 Kết nối tri thức cấu trúc mới (có tự luận) có đáp án - Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
17 câu hỏi
Phần I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Mỗi câu chỉ chọn một phương án.
Một chất điểm chuyển động theo quy luật \(s\left( t \right) = {t^2} - \frac{1}{6}{t^3}\left( {\rm{m}} \right).\) Tìm thời điểm \(t\) (giây) mà tại đó vận tốc \(v\left( {{\rm{m/s}}} \right)\) của chuyển động đạt giá trị lớn nhất.
\(t = 2\).
\(t = 0,5\).
\(t = 2,5\).
\(t = 1\).
Ta có \(v\left( t \right) = s'\left( t \right) = 2t - \frac{1}{2}{t^2}.\) Suy ra \(v'\left( t \right) = 2 - t\) và \(v'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = 2.\)
Bảng biến thiên
Vậy chất điểm đạt vận tốc lớn nhất tại thời điểm \(t = 2\) (giây). Chọn A.
Một vật chuyển động theo quy luật \(s = - 2{t^3} + 24{t^2} + 9t - 3\) với \(t\) là khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu chuyển động và \(s\) là quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó. Hỏi trong khoảng thời gian 10 giây, kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vận tốc lớn nhất của vật đạt được bằng bao nhiêu?
289 \(\left( {{\rm{m/s}}} \right)\).
105 \(\left( {{\rm{m/s}}} \right)\).
111 \(\left( {{\rm{m/s}}} \right)\).
487 \(\left( {{\rm{m/s}}} \right)\).
Ta có \(v\left( t \right) = s' = - 6{t^2} + 48t + 9\). Xét hàm số \(v\left( t \right) = - 6{t^2} + 48t + 9\), \(t \in \left[ {0;10} \right]\).
Ta có \(v'\left( t \right) = - 12t + 48 = 0 \Leftrightarrow t = 4\)(Nhận). Ta có \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{v\left( 0 \right) = 9}\\{v\left( 4 \right) = 105}\\{v\left( {10} \right) = - 111}\end{array}} \right.\)\( \Rightarrow \mathop {\max }\limits_{t \in \left[ {0;10} \right]} v\left( t \right) = v\left( 4 \right) = 105\). Chọn B.
Một chất điểm chuyển động có phương trình \(S = {t^3} - 3{t^2} - 9t + 2\), trong đó t được tính bằng giây và S được tính bằng mét. Gia tốc tại thời điểm vận tốc bị triệt tiêu là:
\[ - 9{\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}\].
\[9{\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}\].
\[ - 12{\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}\].
\[12{\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}\].
Ta có: \(S = {t^3} - 3{t^2} - 9t + 2\)
⇒v=S'=3t2−6t−9a=S"=6t−6
Khi vận tốc bị triệt tiêu tức \(v = 0 \Leftrightarrow 3{t^2} - 6t - 9 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = - 1 < 0\\t = 3\left( {tm} \right)\end{array} \right.\).
Khi đó gia tốc tại thời điểm vận tốc bị triệt tiêu là \(a = 6.3 - 6 = 12\left( {{\rm{m/}}{{\rm{s}}^{\rm{2}}}} \right)\). Chọn D.
Một người bán gạo muốn đóng một thùng tôn đựng gạo có thể tích không đổi bằng \(10{\rm{ }}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\). Thùng tôn là hình hộp chữ nhật có chiều dài đáy bằng hai lần chiều rộng và không có nắp. Trên thị trường giá tôn làm đáy thùng là \(75000/{{\rm{m}}^{\rm{2}}}\) và giá tôn làm thành xung quanh thùng là \(55000/{{\rm{m}}^{\rm{2}}}\). Tính chi phí thấp nhất để làm thùng đựng gạo. (Làm tròn đến hàng đơn vị)
\(1418000\) đồng.
\(1403000\) đồng.
\(1402000\) đồng.
\(1417000\) đồng.
Gọi \(x\) là chiều rộng của đáy thùng, \(x > 0\), đơn vị \({\rm{m}}\).
\( \Rightarrow \) chiều dài của đáy thùng là: \(2x\).
Ta có \(V = x.2x.h = 10\) \( \Rightarrow h = \frac{5}{{{x^2}}}\).
Chi phí làm đáy thùng là: \(2{x^2}.75 = 150{x^2}\) (đơn vị nghìn đồng).
Chi phí làm diện tích xung quanh là : \(\left( {2x.\frac{5}{{{x^2}}} + 2.2x.\frac{5}{{{x^2}}}} \right).55 = \frac{{1650}}{x}\) (đơn vị nghìn đồng).
\( \Rightarrow \) Chi phí làm thùng là : \(T = 150{x^2} + \frac{{1650}}{x}\) (đơn vị nghìn đồng).
Xét hàm số \(T = 150{x^2} + \frac{{1650}}{x}\), với \(x > 0\).
Ta có \(T'\left( x \right) = 300x - \frac{{1650}}{{{x^2}}}\) ; \(T'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow x = \sqrt[3]{{\frac{{11}}{2}}}\).
Bảng biến thiên
Dựa vào bảng biến thiên \(T\left( x \right)\) đạt giá trị nhỏ nhất tại \(x = \sqrt[3]{{\frac{{11}}{2}}}\).
Vậy chi phí ít nhất bằng \(T = 150{\sqrt[3]{{\frac{{11}}{2}}}^2} + \frac{{1650}}{{\sqrt[3]{{\frac{{11}}{2}}}}} \approx 1402000\) đồng. Chọn C.
Một người dự định làm một bể chứa nước hình trụ bằng inox có nắp đậy với thể tích \(1\) (m3). Chi phí mỗi m2 đáy là \(600\) nghìn đồng, mỗi m2 nắp là \(200\) nghìn đồng và mỗi m2 mặt bên là \(400\) nghìn đồng. Hỏi người đó làm bán kính bể là bao nhiêu để chi phí làm bể ít nhất?
\(\sqrt[3]{{2\pi }}\).
\(\sqrt[3]{{\frac{1}{2}}}\).
\(\sqrt[3]{{\frac{1}{{2\pi }}}}\).
\(\sqrt[3]{{\frac{1}{\pi }}}\).
Gọi \(R\) và \(h\) lần lượt là bán kính và chiều cao của bể chứa nước.
Ta có thể tích bể chứa nước là: \(V = 1\)\( \Rightarrow \pi {R^2}h = 1 \Leftrightarrow h = \frac{1}{{\pi {R^2}}}\).
Diện tích nắp và mặt đáy bể chứa nước là: \({S_1} = \pi {R^2}\).
Diện tích xung quanh của bể chứa nước là: \({S_2} = 2\pi Rh = 2\pi R.{\mkern 1mu} \frac{1}{{\pi {R^2}}} = \frac{2}{R}\).
Chi phí làm bể chứa nước là: \(f\left( R \right) = 6{\mkern 1mu} \pi {R^2} + 2{\mkern 1mu} \pi {R^2} + 4.{\mkern 1mu} \frac{2}{R} = 8\pi {R^2} + \frac{8}{R}\) (trăm nghìn đồng).
Ta có: \(f'\left( R \right) = 16\pi R - \frac{8}{{{R^2}}}\). Xét \(f'\left( R \right) = 0 \Leftrightarrow 16\pi R - \frac{8}{{{R^2}}} = 0\)\( \Leftrightarrow 2\pi {R^3} - 1 = 0 \Leftrightarrow R = \sqrt[3]{{\frac{1}{{2\pi }}}}\).
Bảng biến thiên:
Dựa vào bảng biến thiên, ta thấy chi phí làm bể chứa nước thấp nhất khi \(R = \sqrt[3]{{\frac{1}{{2\pi }}}}\). Chọn C.
Một hộp đựng Chocolate bằng kim loại có hình dạng lúc mở nắp như hình vẽ dưới đây. Một phần tư thể tích phía trên của hộp được rải một lớp bơ sữa ngọt, phần còn lại phía dưới chứa đầy chocolate nguyên chất. Với kích thước như hình vẽ, gọi \(x = {x_0}\) là giá trị làm cho hộp kim loại có thể tích lớn nhất, khi đó thể tích chocolate nguyên chất có giá trị \({V_0}\) bằng
64 (đvtt).
\(\frac{{64}}{3}\,\)(đvtt).
\(16\,\)(đvtt).
48 (đvtt).
Điều kiện: \(0 < x < 6\).
Thể tích của hộp kim loại là: \(V\left( x \right) = \left( {6 - x} \right)\left( {12 - 2x} \right)x = 2{x^3} - 24{x^2} + 72x\) (đvtt).
\(V'\left( x \right) = 6{x^2} - 48x + 72,\)\(0 < x < 6\).
\(V'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 2\\x = 6\,\,\left( l \right)\end{array} \right.\)
Bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên suy ra thể tích hộp kim loại lớn nhất khi và chỉ khi \(x = 2\).
Vậy \[{V_0} = \frac{3}{4}V\left( 2 \right) = \frac{3}{4}.64 = 48\](đvtt). Chọn D.
Một công ty bất động sản có 50 căn hộ cho thuê. Biết rằng nếu cho thuê mỗi căn hộ với giá 2000000 đồng mỗi tháng thì mọi căn hộ đều có người thuê và cứ mỗi lần tăng giá cho thuê mỗi căn hộ 100000 đồng mỗi tháng thì có thêm 2 căn hộ bị bỏ trống. Muốn có thu nhập cao nhất, công ty đó phải cho thuê với giá mỗi căn hộ là bao nhiêu?
2250000.
2350000.
2450000.
2550000.
Gọi \(x\) là giá thuê thực tế của mỗi căn hộ, (\(x\): đồng; \(x \ge 2000000\) đồng)
Ta có thể lập luận như sau:
Tăng giá 100000 đồng thì có 2 căn hộ bị bỏ trống.
Tăng giá \(x - 2000000\) đồng thì có bao nhiêu căn hộ bị bỏ trống.
Ta có số căn hộ bị bỏ trống là: \(\frac{{2\left( {x - 2000000} \right)}}{{100000}} = \frac{{x - 2000000}}{{50000}}\)
Do đó khi cho thuê với giá \(x\) đồng thì số căn hộ cho thuê là:
\[50 - \frac{{x - 2000000}}{{50000}} = - \frac{x}{{50000}} + 90\]
Gọi \(F\left( x \right)\) là hàm lợi nhuận thu được khi cho thuê các căn hộ, (\(F\left( x \right)\): đồng).
Ta có: \[F\left( x \right) = \left( { - \frac{x}{{50000}} + 90} \right)x = - \frac{1}{{50000}}{x^2} + 90x\] ( bằng số căn hộ cho thuê nhân với giá cho thuê mỗi căn hộ).
Bài toán trở thành tìm giá trị lớn nhất của \[F\left( x \right) = - \frac{1}{{50.000}}{x^2} + 90x\], \(x \ge 2000000\)
\(F'\left( x \right) = - \frac{1}{{25000}}x + 90\); \(F'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow - \frac{1}{{25000}}x + 90 = 0 \Leftrightarrow x = 2250000\).
Bảng biến thiên:
Suy ra \(F\left( x \right)\) đạt giá trị lớn nhất khi \(x = 2250000\)
Vậy công ty phải cho thuê với giá 2250000 đồng mỗi căn hộ thì được lãi lớn nhất. Chọn A.
Một xe khách đi từ Việt Trì về Hà Nội chở tối đa được là 60 hành khách một chuyến. Nếu một chuyến chở được m hành khách thì giá tiền cho mỗi hành khách được tính là \({\left( {30 - \frac{{5m}}{2}} \right)^2}\) đồng. Tính số hành khách trên mỗi chuyến xe để nhà xe thu được lợi nhuận mỗi chuyến xe là lớn nhất.?
30.
40.
50.
60
Gọi \(x\) là số hành khách trên mỗi chuyến xe để số tiền thu được là lớn nhất \(\left( {0 < x \le 60} \right)\).
Gọi \(F\left( x \right)\) là hàm lợi nhuận thu được (\(F\left( x \right)\): đồng)
Số tiền thu được: \(F\left( x \right) = {\left( {300 - \frac{{5x}}{2}} \right)^2}.x = 90000x - 1500{x^2} + \frac{{25}}{4}{x^3}\)
Bài toán trở thành tìm giá trị lớn nhất của hàm số:
\(F'\left( x \right) = 90000 - 3000x + \frac{{75}}{4}{x^2};\,F'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow 90000 - 3000x + \frac{{75}}{4}{x^2} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 120({\rm{ktm)}}\\x = 40(tm)\end{array} \right.\).
Bảng biến thiên
Vậy để thu được số tiền lớn nhất thì trên mỗi chuyến xe khách đó phải chở 40 người. Chọn B.
Một loại vi khuẩn được tiêm một loại thuốc kích thích sự sinh sản. Sau t phút, số vi khuẩn được xác định theo công thức \[N(t) = 1000 + 30{t^2} - {t^3}\,(0 \le t \le 30)\]. Hỏi sau bao giây thì số vi khuẩn lớn nhất?
\(20\).
\(10\).
\(1200\).
\(1100\).
Xét hàm số \[N(t) = 1000 + 30{t^2} - {t^3}\,(0 \le t \le 30)\].
\(N'\left( t \right) = 60t - 3{t^2}\).
\(N'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = 0\\t = 20\end{array} \right.\).
Với \(t = 20\) giây thì số vi khuẩn lớn nhất. Chọn A.
Sau khi phát hiện dịch bệnh, các chuyên gia y tế ước tính số người bị nhiễm bệnh kể từ ngày xuất hiện bệnh nhân đầu tiên đến ngày thứ \(t\) là \(f\left( t \right) = 1 + 18{t^2} - \frac{1}{3}{t^3}\), \(t = \left( {0,1,2,...,30} \right)\). Nếu coi \(f\left( t \right)\) là hàm số xác định trên đoạn thì \(f'\left( t \right)\) được xem là tốc độ truyền bệnh tại thời điểm \(t\). Xác định ngày mà tốc độ truyền bệnh lớn nhất.
\(18\).
\(30\).
\(15\).
\(36\).
Tốc độ truyền bệnh là \(f'\left( t \right)\, = \,36t - {t^2};\forall t \in \left[ {0;30} \right]\)
\( \Rightarrow \,f''\left( t \right) = 36 - 2t\); \(\,f''\left( t \right) = \,0\, \Leftrightarrow 36 - 2t = 0 \Leftrightarrow t = 18 \in \,\left( {0;30} \right)\).
Khi đó \(f'\left( 0 \right) = 0;\,f'\left( {18} \right) = 324\,;f'\left( {30} \right) = 180\).
\(\mathop { \Rightarrow Max\,}\limits_{\left[ {0;30} \right]} f'\left( t \right) = 324\) khi \(t = 18\)
Vậy tốc độ truyền bệnh lớn nhất là \(324\) người/ngày tại ngày thứ \(18\). Chọn A.
Phần II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, chọn đúng hoặc sai.
Một sợi dây kim loại dài \(a\)\(\left( {{\rm{cm}}} \right)\). Người ta cắt đoạn dây đó thành hai đoạn có độ dài \(x\)\(\left( {{\rm{cm}}} \right)\)được uốn thành đường tròn và đoạn còn lại được uốn thành hình vuông \(\left( {a > x > 0} \right).\)
a) Bán kính đường tròn: \(r = \frac{x}{\pi }\).
b) Diện tích hình vuông: \({\left( {\frac{{a - x}}{4}} \right)^2}\).
c) Tổng diện tích hai hình: \(\frac{{\left( {4 + \pi } \right).{x^2} - 2a\pi x + \pi {a^2}}}{{16\pi }}\).
d) Khi \(x = \frac{{a\pi }}{{2 + \pi }}\) thì hình vuông và hình tròn tương ứng có tổng diện tích nhỏ nhất.
a) Do \(x\) là độ dài của đoạn dây cuộn thành hình tròn \(\left( {0 < x < a} \right)\).
Suy ra chiều dài đoạn còn lại là \(a - x\).
Chu vi đường tròn: \(2\pi r = x\)\( \Rightarrow r = \frac{x}{{2\pi }}\). Diện tích hình tròn: \({S_1} = \pi .{r^2}\)\( = \frac{{{x^{\rm{2}}}}}{{4\pi }}\).
b) Diện tích hình vuông: \({S_2} = {\left( {\frac{{a - x}}{4}} \right)^2}\).
c) Tổng diện tích hai hình: \(S = \frac{{{x^2}}}{{4\pi }} + {\left( {\frac{{a - x}}{4}} \right)^2}\)\( = \frac{{\left( {4 + \pi } \right).{x^2} - 2a\pi x + \pi {a^2}}}{{16\pi }}\).
Đạo hàm: \(S' = \frac{{\left( {4 + \pi } \right).x - a\pi }}{{8\pi }}\); \(S' = 0\)\( \Leftrightarrow x = \frac{{a\pi }}{{4 + \pi }}\).
d) Hàm \(S\) chỉ có một cực trị và là cực tiểu tại \(x = \frac{{a\pi }}{{4 + \pi }}\) suy ra \({S_{\min }} \Leftrightarrow \)\(x = \frac{{a\pi }}{{4 + \pi }}\).
Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; c) Sai.
Xét một chất điểm chuyển động dọc theo trục \(Ox\). Toạ độ của chất điểm tại thời điểm \(t\) được xác định bởi hàm số \(x(t) = {t^3} - 6{t^2} + 9t\) với \(t \ge 0\). Khi đó \(x'(t)\) là vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t\), kí hiệu \(v(t);v'(t)\) là gia tốc chuyển động của chất điểm tại thời điểm \(t\), kí hiệu \(a(t)\).
a) Hàm \(v(t) = 3{t^2} - 12t + 9\).
b) Hàm \(a(t) = 6t - 12\).
c) Trong khoảng từ \[t = 0\] đến \(t = 2\) thì vận tốc của chất điểm tăng.
d) Từ \(t = 2\) trở đi thì vận tốc của chất điểm giảm.
a) Hàm \(v(t) = x'(t) = 3{t^2} - 12t + 9\).
b) Hàm \(a(t) = v'(t) = 6t - 12\).
c) d) Tập xác định: \(D = [0; + \infty ]\); \(a(t) = 0 \Leftrightarrow t = 2\)
Bảng biến thiên:
Vậy trong khoảng từ \[t = 0\] đến \(t = 2\) thì vận tốc của chất điểm giảm, từ \(t = 2\) trở đi thì vận tốc của chất điểm tăng.
Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; c) Sai.
Một hộ làm nghề dệt vải lụa tơ tằm sản xuất mỗi ngày được \(x\) mét vải lụa \((1 \le x \le 18)\). Tổng chi phí sản xuất \(x\) mét vải lụa, tính bằng nghìn đồng, cho bởi hàm chi phí:\(C(x) = {x^3} - 3{x^2} - 20x + 500.\) Giả sử hộ làm nghề dệt này bán hết sản phẩm mỗi ngày với giá 220 nghìn đồng/mét. Gọi \(B(x)\) là số tiền bán được và \(L(x)\) là lợi nhuận thu được khi bán \(x\) mét vải lụa.
a) Biểu thức tính \(B(x)\) theo \(x\) là \(B(x) = 220x\)(nghìn đồng).
b) Biểu thức tính \(L(x)\) theo \(x\)là \(L(x) = - {x^3} + 3{x^2} + 220x - 500\) (nghìn đồng).
c) Hộ làm nghề dệt này cần sản xuất và bán ra mỗi ngày 10 mét vải lụa để thu được lợi nhuận tối đa.
d) Lợi nhuận tối đa của hộ làm nghề dệt vải lụa tơ tằm có thể đạt được là 1000 nghìn đồng.
Khi bán \(x\) mét vải lụa:
a) Số tiền thu được là: \(B(x) = 220x\) (nghìn đồng).
b) Lợi nhuận thu được là: \(L(x) = B(x) - C(x) = - {x^3} + 3{x^2} + 240x - 500\) (nghìn đồng).
c) Hàm số \(L(x)\) xác định trên \([1;18]\).
\(L'(x) = - 3{x^2} + 6x + 240;L'(x) = 0 \Leftrightarrow x = 10\) hoặc \(x = - 8\) (loại).
Bảng biến thiên:
Dựa vào bảng biến thiên, ta có:
Hộ làm nghề dệt này cần sản xuất và bán ra mỗi ngày 10 mét vải lụa để thu được lợi nhuận tối đa.
d) Dựa vào bảng biến thiên ta có lợi nhuận tối đa của hộ làm nghề dệt vải lụa tơ tằm có thể đạt được là 1200 nghìn đồng.
Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; c) Sai.
Thể tích nước của một bể bơi sau \[t\] phút bơm được tính theo công thức \(V\left( t \right) = \frac{1}{{100}}\left( {30{t^3} - \frac{{{t^4}}}{4}} \right)\)(\({{\rm{m}}^{\rm{3}}}\))\(\left( {0 \le t \le 90} \right)\). Tốc độ bơm nước tại thời điểm \[t\] được tính bởi \(v\left( t \right) = V'\left( t \right)\).
a) Thể tích nước sau \(10\) phút là 80 (\({{\rm{m}}^{\rm{3}}}\)).
b) Tốc độ bơm nước tại thời điểm \[t = 20\] phút là 280 (\[{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\]/phút).
c) Sau \(60\) phút, tốc độ bơm nước giảm.
d) Tốc độ bơm nước cao nhất là \(1000\) (\[{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\]/phút).
a) Thể tích nước sau \(10\) phút là \(V\left( {10} \right) = \frac{1}{{100}}\left( {{{30.10}^3} - \frac{{{{10}^4}}}{4}} \right)\)\( = 275\)(\({{\rm{m}}^{\rm{3}}}\)).
b) Tốc độ bơm nước tại thời điểm \[t\] được tính bởi \(v\left( t \right) = V'\left( t \right) = \frac{1}{{100}}\left( {90{t^2} - {t^3}} \right)\)
Tốc độ bơm nước tại thời điểm \[t = 20\] phút là \(v\left( {20} \right) = \frac{1}{{100}}\left( {{{90.20}^2} - {{20}^3}} \right) = 280\)(\[{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\]/phút).
c) Xét hàm số \(v\left( t \right) = \frac{1}{{100}}\left( {90{t^2} - {t^3}} \right)\) là hàm số biểu thị tốc độ bơm nước tại thời điểm \(t\).
Ta có: \(v'\left( t \right) = \frac{1}{{100}}\left( {180t - 3{t^2}} \right)\)
\(v'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow - 3{t^2} + 180t = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = 0\\t = 60\end{array} \right.\)
Bảng biến thiên
Vậy sau \(60\) phút, tốc độ bơm nước giảm.
d) Dựa vào bảng biến thiên của hàm số \(v\left( t \right)\)ta thấy tốc độ bơm nước cao nhất là \(1080\) (\[{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\]/phút).
Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; c) Sai.
Phần III. Trắc nghiệm trả lời ngắn
Giả sử doanh số (tính bằng số sản phẩm) của một sản phẩm mới (trong vòng một số năm nhất định) tuân theo quy luật logistic được mô hình hoá bằng hàm số\(f(t) = \frac{{5000}}{{1 + 5{e^{ - t}}}},t \ge 0,\)trong đó thời gian \(t\) được tính bằng năm, kể từ khi phát hành sản phẩm mới. Khi đó, đạo hàm \(f'(t)\) sẽ biểu thị tốc độ bán hàng. Hỏi sau khi phát hành bao nhiêu năm thì tốc độ bán hàng là lớn nhất? (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).
Ta có: \(f'(t) = \frac{{ - 5000{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^\prime }}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^2}}} = \frac{{25000{e^{ - t}}}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^2}}}\)
Tốc độ bán hàng là lớn nhất khi \(f'(t)\) lớn nhất.
Đặt \(h(t) = \frac{{25000{e^{ - t}}}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^2}}}\).
\(h'(t) = \frac{{ - 25000{e^{ - t}}{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^2} - 2 \cdot \left( { - 5{e^{ - t}}} \right) \cdot \left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right) \cdot 25000{e^{ - t}}}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^4}}}\)
\(\begin{array}{l} = \frac{{ - 25000{e^{ - t}}\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)\left( {1 + 5{e^{ - t}} - 10{e^{ - t}}} \right)}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^4}}} = \frac{{ - 25000{e^{ - t}}\left( {1 - 5{e^{ - t}}} \right)}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^3}}}\\h'(t) = 0 \Leftrightarrow \frac{{ - 25000{e^{ - t}}\left( {1 - 5{e^{ - t}}} \right)}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^3}}} = 0 \Leftrightarrow 1 - 5{e^{ - t}} = 0 \Leftrightarrow {e^{ - t}} = \frac{1}{5} \Leftrightarrow t = \ln 5(tm)\end{array}\)
Ta có bảng biến thiên với \(t \in [0; + \infty )\):
Vậy sau khi phát hành khoảng \(\ln 5 \approx 1,6\) năm thì thì tốc độ bán hàng là lớn nhất.
Trả lời: 1,6.
Một nhóm học sinh được giao nhiệm vụ làm một hộp không nắp làm bằng từ mảnh bìa như hình vẽ.
Hộp có đáy là một hình vuông cạnh \(x\) (\(cm\)), đường cao là h (\(cm\)) và có thể tích là 100 \(c{m^3}\). Tìm giá trị của \(x\) sao diện tích của mảnh bìa là nhỏ nhất (làm tròn đến hàng phần trăm).
\(V = {x^2}.h = 100 \Rightarrow h = \frac{{100}}{{{x^2}}}\)
Gọi \(S(x)\)là diện tích của mảnh bìa \(S(x) = {x^2} + 4xh = {x^2} + \frac{{400}}{x};x > 0\).
Bài toán trở thành tìm giá trị nhỏ nhất \(S(x)\)trên \((0; + \infty )\)
\(S'(x) = \frac{{2({x^3} - 200)}}{{{x^2}}};S'(x) = 0 \Leftrightarrow x = \sqrt[3]{{200}}\)
Lập bảng biến thiên
Dựa vào bảng biến thiên diện tích của mảnh bìa nhỏ nhất tại điểm \(x = \sqrt[3]{{200}} \approx 5,85\) (cm).
Trả lời: 5,85.
Một đường dây điện được nối từ một nhà máy điện ở \(A\) đến một hòn đảo ở \(C\) như hình. Khoảng cách từ hòn đảo \(C\) đến bờ biển là đoạn \({\rm{CB}}\,{\rm{ = }}\,4\,{\rm{km}}\). Bờ biển chạy thẳng từ \(A\) đến \(B\) với khoảng cách là \(12\;{\rm{km}}\). Tổng chi phí lắp đặt cho 1 km dây điện trên biển là 50 triệu đồng, còn trên đất liền là 30 triệu đồng. Hỏi cần đặt vị trí nối dây \(M\) trên đoạn AB (điểm nối dây từ đất liền ra đảo) cách nhà máy điện A bao nhiêu km để tổng chi phí lắp đặt là nhỏ nhất.
Gọi khoảng cách BM là \(x\left( {{\rm{km}}} \right),\left( {0 \le x \le 12} \right)\).
Khi đó khoảng cách AM là\(12 - x\) (km).
Khoảng cách \({\rm{CM}}\) là \(\sqrt {16 + {x^2}} (\;{\rm{km}})\).
Khi đó chi phí lắp đặt dây điện là: \(f(x) = 30(12 - x) + 50\sqrt {16 + {x^2}} \) (triệu đồng).
Bài toán trở thành tìm \(x \in \left[ {0;12} \right]\) để \(f(x)\) đạt giá trị nhỏ nhất.
Ta có, \({\rm{ }}f'(x) = - 30 + \frac{{50x}}{{\sqrt {16 + {x^2}} }}\)
Có f'(x)=0\( \Leftrightarrow - 30 + \frac{{50x}}{{\sqrt {16 + {x^2}} }} = 0\)\( \Leftrightarrow - 30\sqrt {16 + {x^2}} + 50x = 0\)\( \Leftrightarrow 3\sqrt {16 + {x^2}} = 5x\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x \ge 0\\9\left( {16 + {x^2}} \right) = 25{x^2}\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow x = 3 \in \left( {0;12} \right)\)
Ta có \(f(0) = 560;\,\,f(3) = 520;\,\,f(12) = 200\sqrt {10} \).
Do đó chi phí nhỏ nhất để lắp dây điện là 520 triệu đồng khi \({\rm{M}}\) cách A một đoạn 9 km trên đoạn AB.
Trả lời: 9.
