TopStudy

Đáp án và lời giải

Đề thi giữa kì 1 Toán 12 năm 2025-2026 THPT Trương Định (Hà Nội) có đáp án

Về trang đề

Câu 1

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: B

Trong hình lăng trụ tam giác đều ABC.EFGABC.EFG, ta có mặt đáy ABCABC và EFGEFG bằng nhau và song song, các cạnh bên AE,BF,CGAE,BF,CG song song và bằng nhau.

Xét phương án A: AE→\overrightarrow {AE} hướng từ trên xuống dưới, còn GC→\overrightarrow {GC} hướng từ dưới lên trên. Hai vectơ này ngược hướng nên AE→=−GC→\overrightarrow {AE} = - \overrightarrow {GC}, suy ra A sai.

Xét phương án B: Mặt đáy dưới là EFGEFG tương ứng với mặt đáy trên là ABCABC, tức là điểm EE ứng với AA, FF ứng với BB, GG ứng với CC. Do đó CB→=GF→\overrightarrow {CB} = \overrightarrow {GF} là khẳng định chính xác.

Chọn đáp án B.

Câu 2

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Theo định nghĩa tọa độ của vectơ trong không gian OxyzOxyz, nếu a⃗=xi⃗+yj⃗+zk⃗\vec a = x\vec i + y\vec j + z\vec k thì tọa độ của a⃗\vec a là (x;y;z)\left( {x;y;z} \right).

Ở đây a⃗=3i⃗+4j⃗−1k⃗⇒a⃗=(3;4;−1)\vec a = 3\vec i + 4\vec j - 1\vec k \Rightarrow \vec a = \left( {3;4; - 1} \right).

Chọn đáp án A.

Câu 3

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Dựa vào bảng biến thiên, đạo hàm y′y' đổi dấu từ dương sang âm khi đi qua điểm x=−1x = - 1. Do đó, điểm cực đại của hàm số là x=−1x = - 1 (giá trị cực đại là y=5y = 5).

Chọn đáp án D.

Câu 4

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Vì limx→+∞f(x)=1\mathop {{\rm{lim}}}\limits_{_{x \to + \infty }} f\left( x \right) = 1 nên đường thẳng y=1y = 1 là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số.

Vì limx→3+f(x)=+∞\mathop {{\rm{lim}}}\limits_{_{x \to {3^ + }}} f\left( x \right) = + \infty nên đường thẳng x=3x = 3 là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số.

Chọn đáp án D.

Câu 5

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Điểm AA nằm trên trục OzOz nên hoành độ và tung độ bằng 0 (x=0,y=0x = 0,y = 0). Vì AA nằm trên tia đối của tia OzOz và cách gốc tọa độ một khoảng bằng 5 nên cao độ của AA phải âm: z=−5z = - 5. Vậy A(0;0;−5)A\left( {0;0; - 5} \right).

Chọn đáp án D.

Câu 6

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: C

Ta có ABCD.A′B′C′D′ABCD.A'B'C'D' là hình lập phương, suy ra DC′//AB′DC'{\rm{//}}AB'.

Khi đó, góc giữa hai vectơ AC→\overrightarrow {AC} và DC′→\overrightarrow {DC'} chính là góc giữa hai vectơ AC→\overrightarrow {AC} và AB′→\overrightarrow {AB'}.

Xét tam giác AB′CAB'C:

ACAC là đường chéo của hình vuông ABCDABCD.

AB′AB' là đường chéo của hình vuông ABB′A′ABB'A'.

B′CB'C là đường chéo của hình vuông BCC′B′BCC'B'.

Vì các mặt của hình lập phương là các hình vuông bằng nhau nên các đường chéo này có độ dài bằng nhau: AC=AB′=B′CAC = AB' = B'C.

Do đó tam giác AB′CAB'C đều ⇒CAB′^=60∘\Rightarrow \widehat {CAB'} = 60^\circ.

Vậy (AC→,DC′→)=(AC→,AB′→)=CAB′^=60∘\left( {\overrightarrow {AC} ,\overrightarrow {DC'} } \right) = \left( {\overrightarrow {AC} ,\overrightarrow {AB'} } \right) = \widehat {CAB'} = 60^\circ.

Chọn đáp án C.

Câu 7

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Vì OO là tâm của hình bình hành ABCDABCD nên OO là trung điểm của đoạn thẳng BDBD. Do đó, ta có OD→=12BD→\overrightarrow {OD} = \frac{1}{2}\overrightarrow {BD} và DO→=OB→=−12BD→\overrightarrow {DO} = \overrightarrow {OB} = - \frac{1}{2}\overrightarrow {BD}.

Vậy −12BD→=DO→- \frac{1}{2}\overrightarrow {BD} = \overrightarrow {DO}.

Chọn đáp án D.

Câu 8

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: B

Hàm số đồng biến trên các khoảng mà tại đó đạo hàm f′(x)>0f'\left( x \right) > 0. Dựa vào bảng biến thiên, ta thấy f′(x)>0f'\left( x \right) > 0 trên khoảng (−1;0)\left( { - 1;0} \right) và (1;+∞)\left( {1; + \infty } \right). Trong các phương án đưa ra, khoảng (−1;0)\left( { - 1;0} \right) thỏa mãn.

Chọn đáp án B.

Câu 9

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Phương án A: AC→+BA→=BA→+AC→=BC→\overrightarrow {AC} + \overrightarrow {BA} = \overrightarrow {BA} + \overrightarrow {AC} = \overrightarrow {BC} (Đúng theo quy tắc ba điểm).

Phương án B: AB→+BC→=AC→\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} = \overrightarrow {AC} (Đúng theo quy tắc ba điểm).

Phương án C: BC→−BA→=AC→\overrightarrow {BC} - \overrightarrow {BA} = \overrightarrow {AC} (Đúng theo quy tắc hiệu).

Phương án D: AB→+CB→=AB→−BC→≠AC→\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {CB} = \overrightarrow {AB} - \overrightarrow {BC} \ne \overrightarrow {AC} (Sai).

Chọn đáp án D.

Câu 10

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Số điểm cực trị của hàm số liên tục bằng số lần đạo hàm f′(x)f'\left( x \right) đổi dấu khi qua các điểm nghiệm.

Qua x=−3x = - 3: f′(x)f'\left( x \right) đổi dấu từ dương (+)\left( + \right) sang âm (−)\left( - \right) →\to Cực đại.

Qua x=0x = 0: f′(x)f'\left( x \right) không đổi dấu (vẫn là âm) →\to Không là cực trị.

Qua x=2x = 2: f′(x)f'\left( x \right) đổi dấu từ âm (−)\left( - \right) sang dương (+)\left( + \right) →\to Cực tiểu.

Vậy hàm số có 2 điểm cực trị.

Chọn đáp án D.

Câu 11

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: C

Dựa vào đồ thị hàm số trên đoạn [−1;3]\left[ { - 1;3} \right]:

Điểm cao nhất của đồ thị có tung độ là 33 (tại x=−1x = - 1). Vậy M=max[−1;3]f(x)=3M = \mathop {{\rm{max}}}\limits_{_{\left[ { - 1;3} \right]}} f\left( x \right) = 3.

Điểm thấp nhất của đồ thị có tung độ là −1- 1 (tại x=0x = 0). Vậy m=min[−1;3]f(x)=−1m = \mathop {{\rm{min}}}\limits_{_{\left[ { - 1;3} \right]}} f\left( x \right) = - 1.

Do đó, M+m=3+(−1)=2M + m = 3 + \left( { - 1} \right) = 2.

Chọn đáp án C.

Câu 12

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: C

Ta tính đạo hàm: y′=−3x2+6xy' = - 3{x^2} + 6x.

Xét bất phương trình hàm số nghịch biến: y′≤0⇔−3x2+6x≤0⇔x≤0y{\rm{'}} \le 0 \Leftrightarrow - 3{x^2} + 6x \le 0 \Leftrightarrow x \le 0 hoặc x≥2x \ge 2.

Do đó, hàm số nghịch biến trên các khoảng (−∞;0)\left( { - \infty ;0} \right) và (2;+∞)\left( {2; + \infty } \right).

Xét các phương án, khoảng (2;+∞)\left( {2; + \infty } \right) là khoảng nghịch biến của hàm số.

Chọn đáp án C.

Câu 13

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Sai

  • b) Sai

  • c) Đúng

  • d) Sai

Từ đề bài, ta xác định tọa độ các đỉnh của hình hộp chữ nhật với A(0;0;0)A\left( {0;0;0} \right):

DD nằm trên tia OxOx và AD=6⇒D(6;0;0)AD = 6 \Rightarrow D\left( {6;0;0} \right).

BB nằm trên tia OyOy và AB=9⇒B(0;9;0)AB = 9 \Rightarrow B\left( {0;9;0} \right).

A′A' nằm trên tia OzOz và AA′=3,5⇒A′(0;0;3,5)AA' = 3{,}5 \Rightarrow A'\left( {0;0;3{,}5} \right).

Từ đó, B′(0;9;3,5)B'\left( {0;9;3{,}5} \right) và C(6;9;0),C′(6;9;3,5)C\left( {6;9;0} \right),C'\left( {6;9;3{,}5} \right).

a) Sai. Đỉnh B′B{\rm{'}} có tọa độ là (0;9;3,5)\left( {0;9;3{,}5} \right).

b) Sai. Mặt tường AA′B′BAA'B'B chính là mặt phẳng (Oyz)\left( {Oyz} \right) (do chứa OyOy và OzOz). Hình chiếu vuông góc của N(4;7;1,2)N\left( {4;7;1{,}2} \right) trên mặt phẳng (Oyz)\left( {Oyz} \right) thu được bằng cách cho hoành độ x=0x = 0, giữ nguyên yy và zz, tọa độ là (0;7;1,2)\left( {0;7;1{,}2} \right).

c) Đúng. Tìm tọa độ điểm MM (vị trí chiếc đèn):

MM cách trần nhà (A′B′C′D′)\left( {A'B'C'D'} \right) là 1  m1{\rm{\;m}}, mà trần nhà có cao độ z=3,5⇒zM=3,5−1=2,5  mz = 3{,}5 \Rightarrow {z_M} = 3{,}5 - 1 = 2{,}5{\rm{\;m}}.

MM cách tường ABB′A′ABB'A' (mặt phẳng (Oyz)\left( {Oyz} \right), tức là x=0x = 0) một khoảng là 2  m⇒xM=22{\rm{\;m}} \Rightarrow {x_M} = 2.

MM cách tường BCC′B′BCC'B' (mặt phẳng y=9y = 9) một khoảng là 3  m⇒yM=9−3=63{\rm{\;m}} \Rightarrow {y_M} = 9 - 3 = 6.

Vậy M(2;6;2,5)M\left( {2;6;2{,}5} \right).

d) Sai. Với M(2;6;2,5)M\left( {2;6;2{,}5} \right) và N(4;7;1,2)N\left( {4;7;1{,}2} \right), ta có:

MN→=(xN−xM;yN−yM;zN−zM)=(4−2;7−6;1,2−2,5)=(2;1;−1,3)\overrightarrow {MN} = \left( {{x_N} - {x_M};{y_N} - {y_M};{z_N} - {z_M}} \right) = \left( {4 - 2;7 - 6;1{,}2 - 2{,}5} \right) = \left( {2;1; - 1{,}3} \right).

Câu 14

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Sai

  • b) Đúng

  • c) Sai

  • d) Đúng

a) Sai. Điều kiện xác định là x+1≠0⇔x≠−1x + 1 \ne 0 \Leftrightarrow x \ne - 1. Tập xác định là D=R\{−1}D = \mathbb{R}\backslash \left\{ { - 1} \right\}.

b) Đúng. Áp dụng công thức đạo hàm nhanh cho hàm phân thức bậc nhất: y′=3⋅1−(−2)⋅1(x+1)2=5(x+1)2y' = \frac{{3 \cdot 1 - \left( { - 2} \right) \cdot 1}}{{{{\left( {x + 1} \right)}^2}}} = \frac{5}{{{{\left( {x + 1} \right)}^2}}}.

c) Sai. Tiệm cận đứng: nghiệm của mẫu thức là x=−1x = - 1.

Tiệm cận ngang: y=31=3y = \frac{3}{1} = 3.

d) Đúng. Vì y′=5(x+1)2>0,∀x∈[0;3]y' = \frac{5}{{{{\left( {x + 1} \right)}^2}}} > 0,\forall x \in \left[ {0;3} \right] nên hàm số đồng biến trên đoạn [0;3]\left[ {0;3} \right].

Giá trị nhỏ nhất là m=y(0)=3⋅0−20+1=−2m = y\left( 0 \right) = \frac{{3 \cdot 0 - 2}}{{0 + 1}} = - 2.

Giá trị lớn nhất là M=y(3)=3⋅3−23+1=74=1,75M = y\left( 3 \right) = \frac{{3 \cdot 3 - 2}}{{3 + 1}} = \frac{7}{4} = 1{,}75.

Tổng M+m=−2+1,75=−0,25M + m = - 2 + 1{,}75 = - 0{,}25.

Câu 15

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: -3

Dựa vào đồ thị hàm số bậc ba, điểm cực tiểu của đồ thị hàm số là điểm thấp trong khoảng lồi lõm, có tọa độ là (2;−3)\left( {2; - 3} \right). Giá trị cực tiểu chính là tung độ của điểm cực tiểu này.

Kết quả: −3- 3.

Câu 16

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 8,6

Dung tích của lon sữa V=500  ml=500  cm3V = 500{\rm{\;ml}} = 500{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^3}.

Gọi rr là bán kính đáy và hh là chiều cao của lon sữa (r,h>0r,h > 0).

Ta có công thức thể tích hình trụ: V=πr2h=500⇒h=500πr2V = \pi {r^2}h = 500 \Rightarrow h = \frac{{500}}{{\pi {r^2}}}.

Để chi phí sản xuất nhỏ nhất thì diện tích toàn phần của lon sữa phải nhỏ nhất:

Stp=2πr2+2πrh=2πr2+2πr⋅500πr2=2πr2+1000r{S_{tp}} = 2\pi {r^2} + 2\pi rh = 2\pi {r^2} + 2\pi r \cdot \frac{{500}}{{\pi {r^2}}} = 2\pi {r^2} + \frac{{1000}}{r}

Xét hàm số S(r)=2πr2+1000rS\left( r \right) = 2\pi {r^2} + \frac{{1000}}{r} trên khoảng (0;+∞)\left( {0; + \infty } \right).

Ta có S′(r)=4πr−1000r2S'\left( r \right) = 4\pi r - \frac{{1000}}{{{r^2}}}; S′(r)=0⇔4πr3=1000⇔r3=250π⇔r=250π3S'\left( r \right) = 0 \Leftrightarrow 4\pi {r^3} = 1000 \Leftrightarrow {r^3} = \frac{{250}}{\pi } \Leftrightarrow r = \sqrt[3]{{\frac{{250}}{\pi }}}.

Khi đó, chiều cao tương ứng đạt giá trị tối ưu là: h=500πr2=2⋅250π⋅(250π)2/3=2⋅(250π)1/3=2rh = \frac{{500}}{{\pi {r^2}}} = \frac{{2 \cdot 250}}{{\pi \cdot {{\left( {\frac{{250}}{\pi }} \right)}^{2/3}}}} = 2 \cdot {\left( {\frac{{250}}{\pi }} \right)^{1/3}} = 2r.

Tính giá trị của hh: h=2⋅250π3≈8,6025  (cm)h = 2 \cdot \sqrt[3]{{\frac{{250}}{\pi }}} \approx 8{,}6025{\rm{\;}}\left( {{\rm{cm}}} \right)

Làm tròn đến hàng phần mười ta được 8,6  cm8{,}6{\rm{\;cm}}.

Kết quả: 8,68{,}6.

Câu 17

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: -3

Ta phân tích vectơ C′G→\overrightarrow {C'G} theo các vectơ cơ sở AB→,AC→,AA′→\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} ,\overrightarrow {AA'} ta được: C′G→=C′C→+CG→=−AA′→+(AG→−AC→)\overrightarrow {C'G} = \overrightarrow {C'C} + \overrightarrow {CG} = - \overrightarrow {AA'} + \left( {\overrightarrow {AG} - \overrightarrow {AC} } \right).

Vì GG là trọng tâm tam giác ABCABC nên với điểm AA bất kì ta có: AG→=13(AA→+AB→+AC→)=13AB→+13AC→\overrightarrow {AG} = \frac{1}{3}\left( {\overrightarrow {AA} + \overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AC} } \right) = \frac{1}{3}\overrightarrow {AB} + \frac{1}{3}\overrightarrow {AC}.

Thay vào biểu thức trên: C′G→=−AA′→+13AB→+13AC→−AC→=13AB→−23AC→−AA′→\overrightarrow {C'G} = - \overrightarrow {AA'} + \frac{1}{3}\overrightarrow {AB} + \frac{1}{3}\overrightarrow {AC} - \overrightarrow {AC} = \frac{1}{3}\overrightarrow {AB} - \frac{2}{3}\overrightarrow {AC} - \overrightarrow {AA'}.

Đồng nhất hệ số với mAB→+nAC→+pAA′→m\overrightarrow {AB} + n\overrightarrow {AC} + p\overrightarrow {AA'}, ta được: m=13,n=−23,p=−1m = \frac{1}{3},n = - \frac{2}{3},p = - 1.

Giá trị biểu thức: 4m−n+5p=4⋅(13)−(−23)+5⋅(−1)=43+23−5=2−5=−34m - n + 5p = 4 \cdot \left( {\frac{1}{3}} \right) - \left( { - \frac{2}{3}} \right) + 5 \cdot \left( { - 1} \right) = \frac{4}{3} + \frac{2}{3} - 5 = 2 - 5 = - 3.

Kết quả: −3- 3.

Câu 18

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 27

Thực hiện phép chia đa thức tử số cho mẫu số: −2x2+7x−3=−2x(x−1)+5x−3=−2x(x−1)+5(x−1)+2- 2{x^2} + 7x - 3 = - 2x\left( {x - 1} \right) + 5x - 3 = - 2x\left( {x - 1} \right) + 5\left( {x - 1} \right) + 2.

Do đó: y=−2x2+7x−3x−1=−2x+5+2x−1y = \frac{{ - 2{x^2} + 7x - 3}}{{x - 1}} = - 2x + 5 + \frac{2}{{x - 1}}.

Vì limx→±∞2x−1=0\mathop {{\rm{lim}}}\limits_{_{x \to \pm \infty }} \frac{2}{{x - 1}} = 0, nên đường tiệm cận xiên của đồ thị hàm số là y=−2x+5y = - 2x + 5.

Suy ra a=−2a = - 2 và b=5b = 5.

Giá trị của biểu thức: 5b−a=5⋅5−(−2)=25+2=275b - a = 5 \cdot 5 - \left( { - 2} \right) = 25 + 2 = 27.

Kết quả: 2727.

Câu 19

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Hàm vận tốc tức thời v(t)v\left( t \right) là đạo hàm bậc nhất của hàm vị trí s(t)s\left( t \right) nên v(t)=s′(t)=−3t2+12t−9v\left( t \right) = s'\left( t \right) = - 3{t^2} + 12t - 9.

b) Tìm vận tốc lớn nhất trên đoạn [0;5]\left[ {0;5} \right]:

Hàm số v(t)=−3t2+12t−9v\left( t \right) = - 3{t^2} + 12t - 9 là một parabol có bề lõm hướng xuống dưới.

Đạo hàm của vận tốc: v′(t)=−6t+12v'\left( t \right) = - 6t + 12. Ta có v′(t)=0⇔t=2∈[0;5]v'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = 2 \in \left[ {0;5} \right].

Tính các giá trị tại biên và tại đỉnh:

v(0)=−9  m/sv\left( 0 \right) = - 9{\rm{\;m/s}}; v(2)=−3⋅22+12⋅2−9=3  m/sv\left( 2 \right) = - 3 \cdot {2^2} + 12 \cdot 2 - 9 = 3{\rm{\;m/s}}; v(5)=−3⋅52+12⋅5−9=−24  m/sv\left( 5 \right) = - 3 \cdot {5^2} + 12 \cdot 5 - 9 = - 24{\rm{\;m/s}}.

Vậy vận tốc tức thời lớn nhất của vật trong khoảng thời gian từ t=0t = 0 đến t=5t = 5 giây là 3  m/s3{\rm{\;m/s}} (đạt được tại t=2t = 2 giây).

c) Để tính quãng đường vật đi được, ta cần chú ý xem vật có đổi chiều chuyển động hay không bằng cách xét dấu của vận tốc v(t)v\left( t \right), ta có: v(t)=0⇔−3t2+12t−9=0⇔t=1v\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow - 3{t^2} + 12t - 9 = 0 \Leftrightarrow t = 1 hoặc t=3t = 3.

Trong khoảng thời gian [0;5]\left[ {0;5} \right], vật đổi chiều tại hai thời điểm t=1t = 1 và t=3t = 3.

Trên khoảng (0;1)\left( {0;1} \right): v(t)<0v\left( t \right) < 0 (vật đi ngược chiều dương).

Trên khoảng (1;3)\left( {1;3} \right): v(t)>0v\left( t \right) > 0 (vật đi theo chiều dương).

Trên khoảng (3;5)\left( {3;5} \right): v(t)<0v\left( t \right) < 0 (vật đi ngược chiều dương).

Quãng đường tổng cộng vật đi được tính bằng tổng trị tuyệt đối các hiệu vị trí:

S=∣s(1)−s(0)∣+∣s(3)−s(1)∣+∣s(5)−s(3)∣S = \left| {s\left( 1 \right) - s\left( 0 \right)} \right| + \left| {s\left( 3 \right) - s\left( 1 \right)} \right| + \left| {s\left( 5 \right) - s\left( 3 \right)} \right|

Ta tính các giá trị vị trí tại các mốc thời gian: s(0)=3s\left( 0 \right) = 3; s(1)=−13+6⋅12−9⋅1+3=−1s\left( 1 \right) = - {1^3} + 6 \cdot {1^2} - 9 \cdot 1 + 3 = - 1;

s(3)=−33+6⋅32−9⋅3+3=3s\left( 3 \right) = - {3^3} + 6 \cdot {3^2} - 9 \cdot 3 + 3 = 3; s(5)=−53+6⋅52−9⋅5+3=−17s\left( 5 \right) = - {5^3} + 6 \cdot {5^2} - 9 \cdot 5 + 3 = - 17.

Do đó: S=∣−1−3∣+∣3−(−1)∣+∣−17−3∣=∣−4∣+∣4∣+∣−20∣=4+4+20=28  mS = \left| { - 1 - 3} \right| + \left| {3 - \left( { - 1} \right)} \right| + \left| { - 17 - 3} \right| = \left| { - 4} \right| + \left| 4 \right| + \left| { - 20} \right| = 4 + 4 + 20 = 28{\rm{\;m}}.

Vậy quãng đường vật đi được là 28  m28{\rm{\;m}}.

Câu 20

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Hình minh hoạ

a) Vì OO là trung điểm của ACAC (tính chất đường chéo hình vuông) và NN là trung điểm của SCSC nên ONON là đường trung bình của tam giác SACSAC.

Do đó ON→=12AS→\overrightarrow {ON} = \frac{1}{2}\overrightarrow {AS}.

Ta có ON→⋅CD→=12AS→⋅CD→\overrightarrow {ON} \cdot \overrightarrow {CD} = \frac{1}{2}\overrightarrow {AS} \cdot \overrightarrow {CD}.

Vì ABCDABCD là hình vuông nên CD→=BA→\overrightarrow {CD} = \overrightarrow {BA}. Do đó ON→⋅CD→=12AS→⋅BA→=−12AS→⋅AB→=−12⋅AS⋅AB⋅cosSAB^\overrightarrow {ON} \cdot \overrightarrow {CD} = \frac{1}{2}\overrightarrow {AS} \cdot \overrightarrow {BA} = - \frac{1}{2}\overrightarrow {AS} \cdot \overrightarrow {AB} = - \frac{1}{2} \cdot AS \cdot AB \cdot {\rm{cos}}\widehat {SAB}.

Xét tam giác SABSAB có SA=SB=6SA = SB = 6 và AB=4AB = 4. Áp dụng định lí côsin trong tam giác SABSAB:

cosSAB^=AS2+AB2−SB22⋅AS⋅AB=62+42−622⋅6⋅4=1648=13{\rm{cos}}\widehat {SAB} = \frac{{A{S^2} + A{B^2} - S{B^2}}}{{2 \cdot AS \cdot AB}} = \frac{{{6^2} + {4^2} - {6^2}}}{{2 \cdot 6 \cdot 4}} = \frac{{16}}{{48}} = \frac{1}{3}.

Thay vào biểu thức tích vô hướng: ON→⋅CD→=−12⋅6⋅4⋅13=−4\overrightarrow {ON} \cdot \overrightarrow {CD} = - \frac{1}{2} \cdot 6 \cdot 4 \cdot \frac{1}{3} = - 4.

b) Ta có OO là trung điểm của ACAC và BDBD nên SA→+SC→=2SO→\overrightarrow {SA} + \overrightarrow {SC} = 2\overrightarrow {SO} và SB→+SD→=2SO→\overrightarrow {SB} + \overrightarrow {SD} = 2\overrightarrow {SO}.

Do đó: u⃗=4SO→\vec u = 4\overrightarrow {SO}. Suy ra ∣u⃗∣=4∣SO→∣=4SO\left| {\vec u} \right| = 4\left| {\overrightarrow {SO} } \right| = 4SO.

Đáy ABCDABCD là hình vuông cạnh bằng 4⇒BD=42⇒OD=224 \Rightarrow BD = 4\sqrt 2 \Rightarrow OD = 2\sqrt 2.

Xét tam giác vuông SODSOD tại OO có: SO=SD2−OD2=62−(22)2=28=27SO = \sqrt {S{D^2} - O{D^2}} = \sqrt {{6^2} - {{\left( {2\sqrt 2 } \right)}^2}} = \sqrt {28} = 2\sqrt 7.

Vậy ∣u⃗∣=4∣SO→∣=4SO=87≈21,2\left| {\vec u} \right| = 4\left| {\overrightarrow {SO} } \right| = 4SO = 8\sqrt 7 \approx 21{,}2.

Câu 21

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Chọn hệ trục tọa độ sao cho MM là gốc tọa độ O(0;0)O\left( {0;0} \right), đường thẳng ABAB trùng với trục hoành OxOx, đường thẳng CMCM trùng với trục tung OyOy.

Hình minh hoạ

Do AB=4  kmAB = 4{\rm{\;km}} và MM là trung điểm ABAB nên A(−2;0)A\left( { - 2;0} \right) và B(2;0)B\left( {2;0} \right).

Điểm CC nằm trên OyOy và cách MM một khoảng 4  km4{\rm{\;km}} về phía dương nên C(0;4)C\left( {0;4} \right).

Điểm II thuộc đoạn thẳng CMCM nên II có tọa độ dạng I(0;y)I\left( {0;y} \right) với 0≤y≤40 \le y \le 4.

Khi đó, tổng độ dài đường ống dẫn nước là: L=IC+IA+IBL = IC + IA + IB.

Vì II thuộc OyOy và A,BA,B đối xứng qua OyOy nên IA=IB=22+y2=y2+4IA = IB = \sqrt {{2^2} + {y^2}} = \sqrt {{y^2} + 4}.

Độ dài đoạn IC=4−yIC = 4 - y.

Vậy hàm tổng độ dài là: L(y)=4−y+2y2+4,y∈[0;4]L\left( y \right) = 4 - y + 2\sqrt {{y^2} + 4} ,y \in \left[ {0;4} \right].

Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số:

L′(y)=−1+2⋅yy2+4=2y−y2+4y2+4L'\left( y \right) = - 1 + 2 \cdot \frac{y}{{\sqrt {{y^2} + 4} }} = \frac{{2y - \sqrt {{y^2} + 4} }}{{\sqrt {{y^2} + 4} }};

L′(y)=0⇔2y=y2+4⇔4y2=y2+4  (y≥0)L'\left( y \right) = 0 \Leftrightarrow 2y = \sqrt {{y^2} + 4} \Leftrightarrow 4{y^2} = {y^2} + 4{\rm{\;(}}y \ge 0{\rm{)}}⇔3y2=4⇔y=23\Leftrightarrow 3{y^2} = 4 \Leftrightarrow y = \frac{2}{{\sqrt 3 }}.

Tính giá trị của L(y)L\left( y \right) tại các điểm mốc:

Tại biên y=0y = 0: L(0)=4−0+20+4=4+4=8  kmL\left( 0 \right) = 4 - 0 + 2\sqrt {0 + 4} = 4 + 4 = 8{\rm{\;km}}.

Tại biên y=4y = 4: L(4)=4−4+242+4=220=45≈8,94  kmL\left( 4 \right) = 4 - 4 + 2\sqrt {{4^2} + 4} = 2\sqrt {20} = 4\sqrt 5 \approx 8{,}94{\rm{\;km}}.

Tại điểm tới hạn y=23y = \frac{2}{{\sqrt 3 }}:

L(23)=4−23+243+4=4−23+2163=4−23+83=4+63=4+23L\left( {\frac{2}{{\sqrt 3 }}} \right) = 4 - \frac{2}{{\sqrt 3 }} + 2\sqrt {\frac{4}{3} + 4} = 4 - \frac{2}{{\sqrt 3 }} + 2\sqrt {\frac{{16}}{3}} = 4 - \frac{2}{{\sqrt 3 }} + \frac{8}{{\sqrt 3 }} = 4 + \frac{6}{{\sqrt 3 }} = 4 + 2\sqrt 3≈7,4641  km\approx 7{,}4641{\rm{\;km}}.

So sánh các giá trị, ta thấy tổng độ dài nhỏ nhất là 4+23  km4 + 2\sqrt 3 {\rm{\;km}}.

Làm tròn đến hàng phần trăm: 7,46  km7{,}46{\rm{\;km}}.

Vậy tổng độ dài đường ống dẫn nước nhỏ nhất bằng 7,46  km7{,}46{\rm{\;km}}.