TopStudy

Đáp án và lời giải

(Trả lời ngắn) 32 bài tập GTLN, GTNN của hàm số (có lời giải)

Về trang đề

Câu 1

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

max[0;4]y=y(4)=195;min[0;4]y=y(2)=−1ma{x}_{[0;4]}y=y(4)=195;mi{n}_{[0;4]}y=y(\sqrt{2})=-1

Ta có: y′=4x3−8x=4x(x2−1);y′=0⇔x=0y'=4{x}^{3}-8x=4x({x}^{2}-1);y'=0\Leftrightarrow x=0 hoặc x=2x=\sqrt{2} (vì x∈[0;4]x\in [0;4] ); y(0)=3;y(4)=195;y(2)=−1y(0)=3;y(4)=195;y(\sqrt{2})=-1

Do đó: max[0;4]y=y(4)=195;min[0;4]y=y(2)=−1ma{x}_{[0;4]}y=y(4)=195;mi{n}_{[0;4]}y=y(\sqrt{2})=-1 .

Câu 2

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

Ta có: y′=cos⁡x−sin⁡x;y′=0⇔cos⁡x=sin⁡x⇔x=π4y'=\cos x-\sin x;y'=0\Leftrightarrow \cos x=\sin x\Leftrightarrow x=\frac{π}{4} hoặc x=5π4x=\frac{5π}{4} (vì x∈[0;2π]x\in [0;2π] ); y(0)=1;y(2π)=1;y(π4)=2;y(5π4)=−2y(0)=1;y(2π)=1;y(\frac{π}{4})=\sqrt{2};y(\frac{5π}{4})=-\sqrt{2}

Do đó:

max[0;2π]y=y(π4)=2;min[0;2π]y=y(5π4)=−2ma{x}_{[0;2π]}y=y(\frac{π}{4})=\sqrt{2};mi{n}_{[0;2π]}y=y(\frac{5π}{4})=-\sqrt{2}

Câu 3

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

Ta có f′(x)=3x2−6x−9f'(x)=3{x}^{2}-6x-9 .

f′(x)=0⇔{x=−1khong∈(0;5)x=3∈(0;5)f'(x)=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=-1khong\in (0;5) \\ x=3\in (0;5)\end{matrix}

Ta có f(0)=5;f(5)=10;f(3)=−22f(0)=5;f(5)=10;f(3)=-22 .

Vậy max[0;5]f(x)=10,min[0;5]f(x)=−22ma{x}_{[0;5]}f(x)=10,mi{n}_{[0;5]}f(x)=-22.

Câu 4

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

a) Xét f(x)=2x3−9x2+12x+1f(x)=2{x}^{3}-9{x}^{2}+12x+1 trên đoạn [0;3]

f′(x)=6x2−18x+12=0⇔{x=2x=1f'(x)=6{x}^{2}-18x+12=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=2 \\ x=1\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy min[0;3]f(x)=f(3)=10mi{n}_{[0;3]}f(x)=f(3)=10 và
b) Xét g(x)=x+1xg(x)=x+\frac{1}{x} trên khoảng (0;5)(0;5)

g′(x)=1−1x2=0⇔{x=1x=−1(loai)g'(x)=1-\frac{1}{{x}^{2}}=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=1 \\ x=-1(loai)\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy min(0;5)f(x)=f(1)=2mi{n}_{(0;5)}f(x)=f(1)=2 và hàm số không tồn tại giá trị lớn nhất trên khoảng (0;5)(0;5)
c) Xét h(x)=x2−x2h(x)=x\sqrt{2-{x}^{2}}

Tập xác định: D=[−2;2]D=[-\sqrt{2};\sqrt{2}]

h′(x)=2−x2−x22−x2h'(x)=\sqrt{2-{x}^{2}}-\frac{{x}^{2}}{\sqrt{2-{x}^{2}}}

Tập xác định mới: D1=(−2;2){D}_{1}=(-\sqrt{2};\sqrt{2})

h′(x)=0⇔{x=1x=−1h'(x)=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=1 \\ x=-1\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy minDf(x)=f(−1)=−1mi{n}_{D}f(x)=f(-1)=-1 và maxDf(x)=f(1)=1ma{x}_{D}f(x)=f(1)=1

Câu 5

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

a) Xét y=x3−12x+1y={x}^{3}-12x+1 trên đoạn [-1;3]

y′=3x2−12=0⇔{x=2x=−2(loai)y'=3{x}^{2}-12=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=2 \\ x=-2(loai)\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy max[−1;3]y=y(2)=−15ma{x}_{[-1;3]}y=y(2)=-15 và
b) Xét y=−x3_24x2−180x+400y=-{x}^{3}\_24{x}^{2}-180x+400 trên đoạn [3;11]

y′=−3x2+48x−180=0⇔{x=10x=6y'=-3{x}^{2}+48x-180=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=10 \\ x=6\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy max[3;11]y=y(3)=49ma{x}_{[3;11]}y=y(3)=49 và min[3;11]y=y(6)=−32mi{n}_{[3;11]}y=y(6)=-32
c) Xét y=2x+1x−2y=\frac{2x+1}{x-2} trên đoạn [3;7]

y′=−5(x−2)2<0∀x∈[3;7]y'=\frac{-5}{{(x-2)}^{2}}<0\forall x\in [3;7]

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy max[3;7]y=y(3)=7ma{x}_{[3;7]}y=y(3)=7 và min[3;7]y=y(7)=3mi{n}_{[3;7]}y=y(7)=3
d) Xét y=sin⁡2xy=\sin 2x trên đoạn [0;7π12][0;\frac{7π}{12}]

y′=2cos⁡s2x=0⇔2x=π2+kπ⇔x=π4+kπ2(k∈Z)y'=2\cos s2x=0\Leftrightarrow 2x=\frac{π}{2}+kπ\Leftrightarrow x=\frac{π}{4}+\frac{kπ}{2}(k\in ℤ)

Ta có: x∈[0;7π12]⇒k=0⇒x=π4x\in [0;\frac{7π}{12}]\Rightarrow k=0\Rightarrow x=\frac{π}{4}
Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy max[0;7π12]y=(π4)=1ma{x}_{[0;\frac{7π}{12}]}y=(\frac{π}{4})=1 và min[0;7π12]=y(7π12)=−12mi{n}_{[0;\frac{7π}{12}]}=y(\frac{7π}{12})=-\frac{1}{2}

Câu 6

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

a) Từ đồ thị ta thấy max[1;6]f(x)=f(1)=6ma{x}_{[1;6]}f(x)=f(1)=6 và min[1;6]f(x)=f(5)=1mi{n}_{[1;6]}f(x)=f(5)=1
b) Từ đồ thị, ta thấy max[−3;3]g(x)=g(−3)=g(−1)=1ma{x}_{[-3;3]}g(x)=g(-3)=g(-1)=1 và min[−1;3]g(x)=g(1)=7mi{n}_{[-1;3]}g(x)=g(1)=7

Câu 7

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

Xét g(x)=x+4x2g(x)=x+\frac{4}{{x}^{2}} trên đoạn [1;4][1;4]

g′(x)=1−8x3=0⇔x=2g'(x)=1-\frac{8}{{x}^{3}}=0\Leftrightarrow x=2

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy min[1;4]g(x)=g(2)=3mi{n}_{[1;4]}g(x)=g(2)=3 và max[1;4]g(x)=g(1)=5ma{x}_{[1;4]}g(x)=g(1)=5

Câu 8

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

Ta có: y′=1−1x2;y′=0⇔x=1y'=1-\frac{1}{{x}^{2}};y'=0\Leftrightarrow x=1 (vì x>0x>0 ).

Tính các giới hạn:

lim⁡x→0+y=lim⁡x→0+(x−2+1x)=+∞;lim⁡x↦+∞y=lim⁡x↦+∞(x−2+1x)=+∞\underset{x\rightarrow {0}^{+}}{\lim }y=\underset{x\rightarrow {0}^{+}}{\lim }(x-2+\frac{1}{x})=+\infty ;\underset{x↦+\infty }{\lim }y=\underset{x↦+\infty }{\lim }(x-2+\frac{1}{x})=+\infty

Lập bảng biến thiên của hàm số trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) :

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta được: min(0;+∞)y=y(1)=0mi{n}_{(0;+\infty )}y=y(1)=0 ; hàm số không có giá trị lớn nhất trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) .

Câu 9

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

Xét hàm số f(x)=x2+9xf(x)=\frac{{x}^{2}+9}{x} vơi x∈(0;+∞)x\in (0;+\infty ) .

Ta có: f′(x)=x2−9x2f'(x)=\frac{{x}^{2}-9}{{x}^{2}} . Khi đó, f′(x)=0⇔x=3f'(x)=0\Leftrightarrow x=3 (do x>0x>0 ).

Ngoài ra lim⁡x→0+xf(x)=+∞,lim⁡x→0+f(x)=+∞\underset{x\rightarrow {0}^{+x}}{\lim }f(x)=+\infty ,\underset{x\rightarrow {0}^{+}}{\lim }f(x)=+\infty .

Bảng biến thiên của hàm số như sau:

Hình minh hoạ

Căn cứ bảng biến thiên, ta có: min(0;+∞)f(x)=6mi{n}_{(0;+\infty )}f(x)=6 tại x=3x=3 và hàm số không có giá trị lớn nhất.

Câu 10

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

Tập xác định: D=[−1;1]D=[-1;1]

y′=−2x1−x2+2x=0⇔x=0y'=\frac{-2x}{\sqrt{1-{x}^{2}}}+2x=0\Leftrightarrow x=0

Tập xác định mới: D1=(−1;1){D}_{1}=(-1;1)
Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy maxD=y(0)=2ma{x}_{D}=y(0)=2 và minDy=y(−1)=y(1)=1mi{n}_{D}y=y(-1)=y(1)=1

Câu 11

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

Hàm số xác định trên R.
Ta có f(x)=(sin⁡2x)2+(cos⁡2x)2=(sin⁡2x+cos⁡2x)2−2sin⁡2x.cos⁡2x=1−1/2sin⁡22xf(x)={({\sin }^{2}x)}^{2}+{({\cos }^{2}x)}^{2}={({\sin }^{2}x+{\cos }^{2}x)}^{2}-2{\sin }^{2}x.{\cos }^{2}x=1-1/2{\sin }^{2}2x với x∈Rx\in ℝ . f(x)⩽1,∀x∈R,f(0)=1f(x)⩽1,\forall x\in ℝ,f(0)=1
. Vậy maxx∈Rf(x)=1ma{x}_{x\in ℝ}f(x)=1
Do sin⁡2x⩽1;∀x⇒12sin⁡2x≤12{\sin }^{2}x⩽1;\forall x\Rightarrow \frac{1}{2}{\sin }^{2}x\le \frac{1}{2}

⇒f(x)=1−12sin⁡2x⩾12;∀x\Rightarrow f(x)=1-\frac{1}{2}{\sin }^{2}x⩾\frac{1}{2};\forall x

Laị có: f(π4)=1−12=12f(\frac{π}{4})=1-\frac{1}{2}=\frac{1}{2} .
Vậy minx∈Rf(x)=12mi{n}_{x\in ℝ}f(x)=\frac{1}{2}

Câu 12

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

Gọi chiều cao của hộp là h (cm)
Thể tích của hộp là: V=h.x2=1⇔h=1x2V=h.{x}^{2}=1\Leftrightarrow h=\frac{1}{{x}^{2}}
Diện tích toàn phần của hộp là: y=Stp=Sxq+Sday=4hx+2x2=4.1x2.x+2x2=2x2+4xy={S}_{tp}={S}_{xq}+{S}_{day}=4hx+2{x}^{2}=4.\frac{1}{{x}^{2}}.x+2{x}^{2}=2{x}^{2}+\frac{4}{x}
Tập xác định: D=(0;+∞)D=(0;+\infty )

y′=4x−4x2=0⇔x=1y'=4x-\frac{4}{{x}^{2}}=0\Leftrightarrow x=1

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy minDy=y(1)=6mi{n}_{D}y=y(1)=6
Vậy x=1cmx=1cm thì diện tích toàn phần của hộp nhỏ nhất và bằng 6cm26c{m}^{2}

Câu 13

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

Trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) , ta có y′=f′(x)=1−1x2=x2−1x2y'=f'(x)=1-\frac{1}{{x}^{2}}=\frac{{x}^{2}-1}{{x}^{2}} .

y′=0⇔x=1y'=0\Leftrightarrow x=1 do x∈(0;+∞)x\in (0;+\infty ) .

lim⁡x→0+y=lim⁡x→0+(x+1x−7)=+∞\underset{x\rightarrow {0}^{+}}{\lim }y=\underset{x\rightarrow {0}^{+}}{\lim }(x+\frac{1}{x}-7)=+\infty

lim⁡x→+∞y=lim⁡x→+∞(x+1x−7)=+∞\underset{x\rightarrow +\infty }{\lim }y=\underset{x\rightarrow +\infty }{\lim }(x+\frac{1}{x}-7)=+\infty

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta có f(x)≥−5,∀x∈(0;+∞)f(x)\ge -5,\forall x\in (0;+\infty ) và f(1)=−5f(1)=-5 .

Suy ra trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) , hàm số có giá trị nhỏ nhất là -5 tại x=1x=1 .

Hàm số f(x)f(x) không có giá trị lớn nhất trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) .

Câu 14

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

a) Xét y=x3−3x−4y={x}^{3}-3x-4 trên nửa khoảng [-3;2)

y′=3x2−3=0⇔{x=1x=−1y'=3{x}^{2}-3=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=1 \\ x=-1\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy min[−3;2]y=y(−3)=−22mi{n}_{[-3;2]}y=y(-3)=-22
b) Xét y=3x2−4xx2−1y=\frac{3{x}^{2}-4x}{{x}^{2}-1} trên khoảng (−1;+∞)(-1;+\infty )

Tập xác định: D=(−1;+∞)\{1}D=(-1;+\infty )\backslash \{1\}

y′=4x2−6x+4(x2−1)2>0∀x∈Dy'=\frac{4{x}^{2}-6x+4}{{({x}^{2}-1)}^{2}}>0\forall x\in D

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy hàm số không tồn tại giá trị nhỏ nhất trên khoảng (−1;+∞)(-1;+\infty )

Câu 15

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

Ta có f(x)=x3+3x2+m2−5f(x) = {x^3} + 3{x^2} + {m^2} - 5.

f′(x)=3x2+6xf'(x) = 3{x^2} + 6x. f′(x)=0⇔3x2+6x=0⇔[x=0x=−2f'(x) = 0 \Leftrightarrow 3{x^2} + 6x = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0\\x = - 2\end{array} \right..

Ta có: f(0)=m2−5f\left( 0 \right) = {m^2} - 5, f(−1)=m2−3f\left( { - 1} \right) = {m^2} - 3, f(2)=m2+15f\left( 2 \right) = {m^2} + 15

Do f(x)f\left( x \right) liên tục trên đoạn [−1 ; 2]\left[ { - 1\,;\,2} \right] khi đó:

max⁡x∈[−1;2]f(x)=max⁡{f(0),f(−1),f(2)}=f(2)=m2+15\mathop {\max }\limits_{x \in \left[ { - 1;2} \right]} f\left( x \right) = \max \left\{ {f\left( 0 \right),f\left( { - 1} \right),f\left( 2 \right)} \right\} = f\left( 2 \right) = {m^2} + 15

Suy ra f(x)f(x) đạt GTLN tại x=2x = 2.

Khi đó m2+15=19⇔m2=4⇔[m=2m=−2{m^2} + 15 = 19 \Leftrightarrow {m^2} = 4 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m = 2\\m = - 2\end{array} \right..

Câu 16

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

Ta có y′=1−m(x+1)2y' = \frac{{1 - m}}{{{{\left( {x + 1} \right)}^2}}}.

m>1⇒1−m<0⇒y′=1−m(x+1)2<0,∀x≠−1.m > 1 \Rightarrow 1 - m < 0 \Rightarrow y' = \frac{{1 - m}}{{{{\left( {x + 1} \right)}^2}}} < 0,\forall x \ne - 1.

⇒\RightarrowHàm số y=x+mx+1y = \frac{{x + m}}{{x + 1}} nghịch biến trên [ 1 ; 4 ]\left[ {\,1\,;\,4\,} \right]⇒\Rightarrow max[1;4]y=y(1)=m+12\mathop {max}\limits_{\left[ {1;4} \right]} y = y\left( 1 \right) = \frac{{m + 1}}{2}.

Theo đề ta có m+12=3⇔m=5\frac{{m + 1}}{2} = 3 \Leftrightarrow m = 5.

Câu 17

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

Xét hàm số N(t)=1000+100t100+t2(t>0)N(t)=1000+\frac{100t}{100+{t}^{2}}(t>0) .

Ta có: N′(t)=100.(100+t2)−100t.2t(100+t2)2=100.(100−t2)(100+t2)2N'(t)=\frac{100.(100+{t}^{2})-100t.2t}{{(100+{t}^{2})}^{2}}=\frac{100.(100-{t}^{2})}{{(100+{t}^{2})}^{2}} .

Khi đó, với t>0,N′(t)=0⇔100−t2=0⇔t2=100⇔t=10t>0,N'(t)=0\Leftrightarrow 100-{t}^{2}=0\Leftrightarrow {t}^{2}=100\Leftrightarrow t=10 .

Bảng biến thiên của hàm số N(t)N(t) như sau:

Hình minh hoạ

Căn cứ bảng biến thiên, ta thấy: Trên khoảng (0;+∞)(0;+\infty ) , hàm số N(t)N(t) đạt giá trị lôn nhất bằng 1005 tai t=10t=10.

Vậy số lượng vi khuẩn lôn nhất kể từ khi thực hiện cấy vi khuẩn vào môi trường dinh dưởng là 1005 con.

Câu 18

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

Đặt một cạnh góc vuông là x(x>0)x(x>0) thì cạnh còn lại là 5−x2\sqrt{5-{x}^{2}}
Diện tích tam giác vuông là: f(x)=x5−x2f(x)=x\sqrt{5-{x}^{2}}
Tập xác định: D=(0;5)D=(0;\sqrt{5})

f′(x)=5−x2−x25−x2f'(x)=\sqrt{5-{x}^{2}}-\frac{{x}^{2}}{\sqrt{5-{x}^{2}}}

Tập xác định mới: D1=(0;5){D}_{1}=(0;\sqrt{5})

f′(x)=0⇔{x=102x=−102(loai)f'(x)=0\Leftrightarrow \{\begin{matrix}x=\frac{\sqrt{10}}{2} \\ x=-\frac{\sqrt{10}}{2}(loai)\end{matrix}

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy maxDf(x)=f(102)=52ma{x}_{D}f(x)=f(\frac{\sqrt{10}}{2})=\frac{5}{2}

Vậy diện tích lớn nhất của tam giác là 52\frac{5}{2}

Câu 19

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

Ta có: p=15−12q⇔q=2(15−p)p=15-\frac{1}{2}q\Leftrightarrow q=2(15-p)

Thay vào R=pqR=pq ta được: R=p.2(15−p)=−2p2+30pR=p.2(15-p)=-2{p}^{2}+30p
Đặt y=−2p2+30py=-2{p}^{2}+30p

Tập xác định: D=(0;+∞)D=(0;+\infty )

y′=−4p+30=0⇔p=7,5y'=-4p+30=0\Leftrightarrow p=7{,}5

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Từ bảng biến thiên, ta thấy maxDy=y(7,5)=112,5ma{x}_{D}y=y(7{,}5)=112{,}5
Vậy nếu giá bán mỗi kilôgam sản phấm là 7,5 nghìn đồng/kg thì sê đạt được doanh thu cao nhất là 112,5 nghìn đồng

Câu 20

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

Nếu trên mỗi đơn vị diện tích của mặt hồ có n con cá thì sau một vụ, số cá trên mỗi đơn vị diện tích mặt hồ trung bình cân năng:

f(n) = n.P(n) = 480n - 20n2 (gam) n ∈ N*

Xét hàm số f(x) = 480x - 20x2 trên (0; +∞)

( Biến n lấy các giá trị nguyên dương được thay bằng biến số x lấy các giá trị trên khoảng (0; +∞))

f' (x) = 480 - 40x ; f' (x) = 0 < = > x = 12

Hình minh hoạ

Tren (0; +∞) hàm số f(x) đạt giá trị lớn nhất tại x = 12

Suy ra trên tập hợp N* các số nguyên dương, hàm số f đạt giá trị lớn nhất tại điểm n = 12.

Vậy muốn thu hoạch được nhiều cá nhất sau một vụ thì trên mỗi đơn vị diện tích của mặt hồ phải thả 12 con cá.

Câu 21

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

Xem bể chứa có dạng hình hộp chữ nhật ABCD.A′B′C′D′ABCD.A'B'C'D' như Hình 1.8.

Gọi x(m)x(m) là chiều rộng của bể, ta có 0<x≤40<x\le 4 .

Hình minh hoạ

Hình 1.8

Chiều dài của bể là 2x(m)2x(m) .

Gọi h(m)h(m) là chiều cao bể nước, ta có thể tích của bể là V=x.(2x).h.V=x.(2x).h. .

Suy ra h=V2x2=362x2=18x2(m)h=\frac{V}{2{x}^{2}}=\frac{36}{2{x}^{2}}=\frac{18}{{x}^{2}}(m) .

Tổng diện tích các mặt cần xây là:

S=SABCD+2.SABB′A′+2.SBCC′B′S={S}_{ABCD}+2.{S}_{ABB'A'}+2.{S}_{BCC'B'}

=2x2+2.x.18x2+2.2x.18x2=2x2+108x.=2{x}^{2}+2.x.\frac{18}{{x}^{2}}+2.2x.\frac{18}{{x}^{2}}=2{x}^{2}+\frac{108}{x}.

Xét hàm số S(x)=2x2+108x(0<x≤4)S(x)=2{x}^{2}+\frac{108}{x}(0<x\le 4) , ta có:

S′(x)=4x−108x2=4x3−108x2=4(x−3)(x2+3x+9)x2S'(x)=4x-\frac{108}{{x}^{2}}=\frac{4{x}^{3}-108}{{x}^{2}}=\frac{4(x-3)({x}^{2}+3x+9)}{{x}^{2}}

S′(x)=0⇔x=3S'(x)=0\Leftrightarrow x=3

Do x2>0{x}^{2}>0 và x2+3x+9>0{x}^{2}+3x+9>0 khi x∈(0;4]x\in (0;4] nên dấu của S′(x)S'(x) trên (0;4](0;4] phụ thuộc dấu của biểu thức x−3x-3 .

Bảng biến thiên:

Hình minh hoạ

Chi phí vật liệu xây dựng thấp nhất khi tổng diện tích các mặt cần xây S(x)S(x) là nhỏ nhất. Dựa vào bảng biến thiên, ta có S(x)S(x) đạt giá trị nhỏ nhất tại x=3x=3 , suy ra h=2h=2 .

Vậy cần xây bể có chiều cao là 2(m)2(m) .

Câu 22

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

Gọi chiều rộng của bể cá là xx x>0x > 0.

Ông AA dùng hết 5 m25\,{{\rm{m}}^{\rm{2}}} kính để làm bể cá nên 2x2+6xh=5 ⇒h=5−2x26x2{x^2} + 6xh = 5\, \Rightarrow h = \frac{{5 - 2{x^2}}}{{6x}}.

Do x>0x > 0 và h>0h > 0 nên 0<x<520 < x < \sqrt {\frac{5}{2}}.

Thể tích bể cá V=13(5x−2x3)V = \frac{1}{3}\left( {5x - 2{x^3}} \right).

V′=13(5−6x2)V' = \frac{1}{3}\left( {5 - 6{x^2}} \right), V′=0⇒x=56V' = 0 \Rightarrow x = \sqrt {\frac{5}{6}}.

Bảng biến thiên của VV:

Hình minh hoạ

Từ BBT suy ra bể cá có thể tích lớn nhất bằng 1,01 m31{,}01\,{{\rm{m}}^{\rm{3}}}.

Câu 23

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

Ta có v=S′=−3t2+18t+1=−3(t−3)2+28≤28v = S' = - 3{t^2} + 18t + 1 = - 3{\left( {t - 3} \right)^2} + 28 \le 28, ∀t>0\forall t > 0.

Dấu “==” xảy ra khi t=3t = 3.

Vậy vận tốc của chất điểm đạt giá trị lớn nhất bằng 2828 khi t=3t = 3.

Câu 24

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

Ta có v=s′=−6t2+48t+9v = s' = - 6{t^2} + 48t + 9.

Theo đề, ta cần tìm vận tốc lớn nhất trong 10 giây đầu tiên nên bài toán trở thành tìm GTLN của hàm số v(t)=−6t2+48t+9v\left( t \right) = - 6{t^2} + 48t + 9 trên đoạn [0 ; 10]\left[ {0\,;\,10} \right].

Khi đó v′(t)=−12t+48v'\left( t \right) = - 12t + 48, v′(t)=0⇔t=4∈[0 ; 10]v'\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = 4 \in \left[ {0\,;\,10} \right].

Ta có v(0)=9;  v(4)=105;  v(10)=−111v\left( 0 \right) = 9;\,\,v\left( 4 \right) = 105;\,\,v\left( {10} \right) = - 111. Suy ra vm ax=105{v_{m\,ax}} = 105 (m/s)\left( {m/s} \right).

Vậy vận tốc lớn nhất của vật đạt được trong khoảng 10 giây đầu tiên là 105 (m/s)\left( {m/s} \right).

Câu 25

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

Ta có v(t)=s′(t)=−3t2+12t+17v\left( t \right) = s'\left( t \right) = - 3{t^2} + 12t + 17.

v′(t)=−6t+12=0⇔t=2v'(t) = - 6t + 12 = 0 \Leftrightarrow t = 2.

Xét trong khoảng 88 giây đầu tiên, nghĩa là t∈[0;8]t \in \left[ {0;8} \right], ta được bảng biến thiên của hàm số v(t)v(t):

Hình minh hoạ

Vậy max⁡[0; 8]v(t)=29 (m/s)\mathop {\max }\limits_{\left[ {0;\,8} \right]} v\left( t \right) = 29\,\left( {{\rm{m/s}}} \right) tại thời điểm t=2t = 2.

Câu 26

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

S=−t3+3t2−2⇒v=−3t2+6t=−3(t−1)2+3≤3S = - {t^3} + 3{t^2} - 2 \Rightarrow v = - 3{t^2} + 6t = - 3{\left( {t - 1} \right)^2} + 3 \le 3.

Do đó max v=3(m/s){\rm{max}}\,v = 3\left( {m/s} \right).

Câu 27

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

Hình minh hoạ

Giả sử bể cá có kích thước như hình vẽ.

Ta có: 2x2+2xh+4xh=6,52{x^2} + 2xh + 4xh = 6{,}5⇔h=6,5−2x26x\Leftrightarrow h = \frac{{6{,}5 - 2{x^2}}}{{6x}}.

Do h>0h > 0, x>0x > 0 nên 6,5−2x2>06{,}5 - 2{x^2} > 0⇔0<x<132\Leftrightarrow 0 < x < \frac{{\sqrt {13} }}{2}.

Lại có V=2x2hV = 2{x^2}h=6,5x−2x33= \frac{{6{,}5x - 2{x^3}}}{3}=f(x)= f\left( x \right), với .

f′(x)=136−2x2f'\left( x \right) = \frac{{13}}{6} - 2{x^2}, f′(x)=0f'\left( x \right) = 0⇔x=±396\Leftrightarrow x = \pm \frac{{\sqrt {39} }}{6}.

Hình minh hoạ

Vậy V≤f(396)=133954≈1,50 m3V \le f\left( {\frac{{\sqrt {39} }}{6}} \right) = \frac{{13\sqrt {39} }}{{54}} \approx 1{,}50\,{{\rm{m}}^3}.

Câu 28

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

Gọi hai kích thước của hình chữ nhật là xx và yy, với 2x+y=24002x + y = 2400 (0<x,y<2400)\left( {0 < x,y < 2400} \right).

Diện tích của mảnh vườn hình chữ nhật là: S=xy=122x.y≤AM−GM(2x+y)28=240028=720000S = xy = \frac{1}{2}2x.y\mathop \le \limits^{AM - GM} \frac{{{{\left( {2x + y} \right)}^2}}}{8} = \frac{{{{2400}^2}}}{8} = 720000.

Vậy ông nông dân có thể rào được cánh đồng với diện tích lớn nhất là 720000720000m2.

Câu 29

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

Ta có hàm số y=f(x)=x4−2x2+my = f\left( x \right) = {x^4} - 2{x^2} + m liên tục trên [−1;1]\left[ { - 1;1} \right].

Ta có: y′=4x3−4xy' = 4{x^3} - 4x.

{y′=0−1<x<1⇔{4x3−4x=0−1<x<1⇔x=0\left\{ \begin{array}{l}y' = 0\\ - 1 < x < 1\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}4{x^3} - 4x = 0\\ - 1 < x < 1\end{array} \right. \Leftrightarrow x = 0.

+) x=±1⇒y=m−1x = \pm 1 \Rightarrow y = m - 1.

+) x=0⇒y=mx = 0 \Rightarrow y = m.

Suy ra: Giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của hàm số y=f(x)y = f\left( x \right) lần lượt là mm và m−1m - 1.

Theo đề bài ta có: m+m−1=5⇔m=3m + m - 1 = 5 \Leftrightarrow m = 3.

Câu 30

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

Hình minh hoạ

Gọi x, y, zx,\,y,\,z lần lượt là chiều rộng, chiều dài và chiều cao của cái bể (x, y, z > 0;  y=2xx,\,y,\,z\, > \,0;\,\,y = 2x). Đơn vị đo độ dài là mét (m)\left( m \right).

Theo đề bài ta có: V=xyz=2x2z=10V = xyz = 2{x^2}z = 10⇔z=5x2\Leftrightarrow z = \frac{5}{{{x^2}}} (m)\left( m \right).

Diện tích toàn phần cái bể:

S=2xz+2xy+2yz−15.xyS = 2xz + 2xy + 2yz - \frac{1}{5}.xy=2x.5x2+2x.2x+2.2x.5x2−15.x.2x= 2x.\frac{5}{{{x^2}}} + 2x.2x + 2.2x.\frac{5}{{{x^2}}} - \frac{1}{5}.x.2x(m2).\left( {{m^2}} \right).

⇔S=30x+165x2=15x+15x+185x2≥38103  (Cosi)\Leftrightarrow S = \frac{{30}}{x} + \frac{{16}}{5}{x^2} = \frac{{15}}{x} + \frac{{15}}{x} + \frac{{18}}{5}{x^2} \ge 3\sqrt[3]{{810}}\,\,\left( {{\mathop{\rm Cos}\nolimits} i} \right).

Dấu xảy ra ⇔15x=185x2\Leftrightarrow \frac{{15}}{x} = \frac{{18}}{5}{x^2} ⇔x=75183⇒S≈27,965\Leftrightarrow x = \sqrt[3]{{\frac{{75}}{{18}}}} \Rightarrow S \approx 27{,}965(m2).\left( {{m^2}} \right).

Vậy số tiền trả cho nhất công ít nhất là: 27,965×500000=13.982.50027{,}965 \times 500000 = 13.982.500. Từ đó ta chọn đáp án

C.

Câu 31

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

Hình minh hoạ

Gọi H, KH,\,K là hình chiếu của AA trên bờ dọc và bờ ngang. Đặt BH=x(x>0)BH = x\left( {x > 0} \right).

Khi đó, BHHD=BAAC=DKKC⇒KC=HD. DKBH=60x\frac{{BH}}{{HD}} = \frac{{BA}}{{AC}} = \frac{{DK}}{{KC}} \Rightarrow KC = \frac{{HD.\,DK}}{{BH}} = \frac{{60}}{x}.

Diện tích khu nuôi cá là:

S=12BD. DC=12(x+5)(60x+12)=6x+150x+60≥26x.150x+60S = \frac{1}{2}BD.\,DC = \frac{1}{2}\left( {x + 5} \right)\left( {\frac{{60}}{x} + 12} \right) = 6x + \frac{{150}}{x} + 60 \ge 2\sqrt {6x.\frac{{150}}{x}} + 60

⇒S≥120, S=120  khi  x=5\Rightarrow S \ge 120,\,S = 120\,\,khi\,\,x = 5. Vậy diện tích nhỏ nhất có thể giăng là 120m2120{m^2}.

Câu 32

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

Hình minh hoạ

Hình hộp chữ nhật không nắp lần lượt có chiều rộng, dài, cao là x,y,zx,y,z, biết y=2xy = 2x

Diện tích không nắp S=xy+2xz+2yz=2x2+6xz=6,7 m2S = xy + 2xz + 2yz = 2{x^2} + 6xz = 6{,}7{\mkern 1mu} {m^2} và thể tích V=xyz=2x2zV = xyz = 2{x^2}z

S=2x2+3xz+3xz≥318x4z23=39V223⇔(S3)3≥9V22⇔V≤132(S3)3S = 2{x^2} + 3xz + 3xz \ge 3\sqrt[3]{{18{x^4}{z^2}}} = 3\sqrt[3]{{\frac{{9{V^2}}}{2}}} \Leftrightarrow {\left( {\frac{S}{3}} \right)^3} \ge \frac{{9{V^2}}}{2} \Leftrightarrow V \le \frac{1}{3}\sqrt {2{{\left( {\frac{S}{3}} \right)}^3}}

Suy ra: max⁡V=132(S3)3≈1,57m3\max V = \frac{1}{3}\sqrt {2{{\left( {\frac{S}{3}} \right)}^3}} \approx 1{,}57{m^3};

khi 2x2=3xz⇔z=23x2{x^2} = 3xz \Leftrightarrow z = \frac{2}{3}xÛS=2x2+6x(23x)=6x2=6,7m2S = 2{x^2} + 6x\left( {\frac{2}{3}x} \right) = 6{x^2} = 6{,}7{m^2}Û x≈1.06x \approx 1.06.