Giải bài tập 4.41 trang 38 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá


Một vật chuyển động trong 3 giờ với vận tốc \(v\) (km/h) phụ thuộc vào thời gian \(t\) (h) có đồ thị là một phần của đường parabol có đỉnh \(I(2;9)\) và trục đối xứng song song với trục tung như Hình 4.30. Tính quãng đường mà vật di chuyển được trong 3 giờ đó. A. \(25,25{\mkern 1mu} {\rm{km}}\) B. \(24,25{\mkern 1mu} {\rm{km}}\) C. \(24,75{\mkern 1mu} {\rm{km}}\) D. \(26,75{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

Đề bài

Một vật chuyển động trong 3 giờ với vận tốc \(v\) (km/h) phụ thuộc vào thời gian \(t\) (h) có đồ thị là một phần của đường parabol có đỉnh \(I(2;9)\) và trục đối xứng song song với trục tung như Hình 4.30. Tính quãng đường mà vật di chuyển được trong 3 giờ đó.

A. \(25,25{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

B. \(24,25{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

C. \(24,75{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

D. \(26,75{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Quãng đường mà vật di chuyển được tính bằng tích phân của vận tốc theo thời gian:

\(S = \int_0^3 v (t){\mkern 1mu} dt\)

- Hàm \(v(t)\) là một phần của parabol, có đỉnh \(I(2;9)\) và trục đối xứng song song với trục tung. Từ đó, ta cần tìm phương trình của \(v(t)\) và tính tích phân trên đoạn từ \(0\) đến \(3\).

Lời giải chi tiết

Ta biết rằng đồ thị \(v(t)\) có dạng một parabol với đỉnh \(I(2;9)\), vậy phương trình của parabol có dạng:

\(v(t) = a{(t - 2)^2} + 9\)

Dựa vào điểm \((0,6)\) trên đồ thị (vận tốc tại thời điểm \(t = 0\)), ta thay vào phương trình để tìm \(a\):

\(6 = a{(0 - 2)^2} + 9\)

\(6 = 4a + 9 \Rightarrow 4a =  - 3 \Rightarrow a =  - \frac{3}{4}\)

Vậy phương trình của vận tốc là:

\(v(t) =  - \frac{3}{4}{(t - 2)^2} + 9\)

Bây giờ, ta tính quãng đường \(S\) bằng cách lấy tích phân:

\(S = \int_0^3 {\left( { - \frac{3}{4}{{(t - 2)}^2} + 9} \right)} dt = \int_0^3  -  \frac{3}{4}{(t - 2)^2}{\mkern 1mu} dt + \int_0^3 9 {\mkern 1mu} dt\)

Tính tích phân của \(9\):

\(\int_0^3 9 {\mkern 1mu} dt = 9t|_0^3 = 9(3 - 0) = 27\)

Tính tích phân của \( - \frac{3}{4}{(t - 2)^2}\): Sử dụng biến đổi \(u = t - 2\), tích phân trở thành:

\(\int_0^3  -  \frac{3}{4}{(t - 2)^2}{\mkern 1mu} dt = \int_{ - 2}^1  -  \frac{3}{4}{u^2}{\mkern 1mu} du\)

Tính tích phân của \({u^2}\):

\(\int_{ - 2}^1  -  \frac{3}{4}{u^2}{\mkern 1mu} du =  - \frac{3}{4} \cdot \frac{{{u^3}}}{3}|_{ - 2}^1 =  - \frac{1}{4}\left( {{1^3} - {{( - 2)}^3}} \right) =  - \frac{1}{4}(1 + 8) =  - \frac{9}{4}\)

Vậy quãng đường \(S\) là:

\(S = 27 - \frac{9}{4} = \frac{{108}}{4} - \frac{9}{4} = \frac{{99}}{4} = 24,75{\mkern 1mu} {\rm{km}}\)

Chọn C.


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
  • Giải bài tập 4.42 trang 39 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá

    Một cái cổng hình parabol như Hình 4.31. Chiều cao \(GH = 4{\mkern 1mu} {\rm{m}}\), chiều rộng \(AB = 4{\mkern 1mu} {\rm{m}},AC = BD = 0,9{\mkern 1mu} {\rm{m}}\). Người ta làm hai cánh cổng khi đóng lại là hình chữ nhật \(CDEF\) tô đậm với giá 1.200.000 đồng/m², phần còn lại làm khung hoa sắt với giá 900.000 đồng/m².

  • Giải bài tập 4.43 trang 39 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá

    Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát có vận tốc tại thời điểm \(t\) giây là \(v = 4\cos (t)\) (cm/s). Tìm li độ của con lắc tại thời điểm \(t = \frac{{2\pi }}{3}\) giây, biết khi \(t = \frac{\pi }{2}\) giây thì con lắc có li độ \(x = 4\) cm.

  • Giải bài tập 4.40 trang 38 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá

    Gọi \(D\) là hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = {e^{2x}},y = 0,x = 0\) và \(x = 1\). Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay \(D\) quanh trục \(Ox\) bằng: A. \(\pi \int_0^1 {{e^{4x}}} {\mkern 1mu} dx\) B. \(\pi \int_0^1 {{e^{2x}}} {\mkern 1mu} dx\) C. \(\int_0^1 {{e^{2x}}} {\mkern 1mu} dx\) D. \(\int_0^1 {{e^{4x}}} {\mkern 1mu} dx\)

  • Giải bài tập 4.39 trang 38 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá

    Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hai hàm số \(y = {x^3} - x,y = {x^3} - {x^2}\) và các đường thẳng \(x = - 2,x = 1\).

  • Giải bài tập 4.38 trang 38 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá

    Cho hàm số \(y = f(x)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\). Gọi \(S\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = f(x),y = 0,x = - 1\) và \(x = 5\) (Hình 4.29). Mệnh đề nào sau đây dúng?

>> Xem thêm

Group Ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí