📌 Đề bài (Câu 5 – Thông hiểu (TH) – Trắc nghiệm 4 lựa chọn (MCQ – 1 đáp án đúng)):
Một người nông dân muốn rào một mảnh vườn hình chữ nhật có diện tích $200\text{ m}^2$ giáp bờ sông (không cần rào cạnh giáp sông). Chiều dài hàng rào ngắn nhất cần dùng là:
💡 XEM LỜI GIẢI CHI TIẾT & ĐÁP ÁN (Nhấn để mở)
Bước 1: Thiết lập mô hình toán học cho bài toán thực tế
Gọi $x$ (m) là độ dài mỗi cạnh vuông góc với bờ sông ($x > 0$).
Gọi $y$ (m) là độ dài cạnh song song với bờ sông ($y > 0$).
Do diện tích mảnh vườn hình chữ nhật là $200\text{ m}^2$, ta có: $$S = x \cdot y = 200 \implies y = \frac{200}{x}$$
Bước 2: Xây dựng hàm mục tiêu
Vì mảnh vườn giáp bờ sông nên ta chỉ cần rào 3 cạnh (gồm 2 cạnh vuông góc bờ sông và 1 cạnh song song với bờ sông). Tổng chiều dài hàng rào cần dùng là:
$$L(x) = 2x + y = 2x + \frac{200}{x} \quad (x > 0)$$
Bước 3: Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số
Cách 1: Sử dụng bất đẳng thức Cauchy (AM – GM)
Vì $x > 0$, áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho hai số dương $2x$ và $\frac{200}{x}$:
$$L(x) = 2x + \frac{200}{x} \ge 2\sqrt{2x \cdot \frac{200}{x}} = 2\sqrt{400} = 2 \cdot 20 = 40\text{ m}$$
Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi: $$2x = \frac{200}{x} \iff 2x^2 = 200 \iff x^2 = 100 \iff x = 10\text{ (thỏa mãn } x > 0)$$
Khi đó chiều dài cạnh song song bờ sông là $y = \frac{200}{10} = 20\text{ m}$.
Cách 2: Khảo sát hàm số bằng đạo hàm (Phương pháp chuẩn 12)
Xét hàm số $L(x) = 2x + \frac{200}{x}$ trên khoảng $(0; +\infty)$ tương tự bài toán tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số.
$$L'(x) = 2 – \frac{200}{x^2} = \frac{2x^2 – 200}{x^2}$$
$$L'(x) = 0 \iff 2x^2 – 200 = 0 \iff x = 10 \quad (\text{do } x > 0)$$
Bảng biến thiên:
- Với $x \in (0; 10)$: $L'(x) < 0 \implies$ hàm số nghịch biến.
- Với $x \in (10; +\infty)$: $L'(x) > 0 \implies$ hàm số đồng biến.
Suy ra hàm số đạt cực tiểu tại $x = 10$ và $\min_{(0; +\infty)} L(x) = L(10) = 40\text{ m}$.
👉 Chọn đáp án: A
📚 Phương pháp giải & Lý thuyết cần nhớ
- Phương pháp lập hàm số: Đặt ẩn phù hợp (thường là một kích thước hình học), biểu diễn đại lượng cần tối ưu thành hàm một biến $f(x)$ với điều kiện $x \in (a; b)$.
- Tìm cực trị/GTLN – GTNN: Sử dụng đạo hàm $f'(x)$ hoặc áp dụng các bất đẳng thức đại số cơ bản như bất đẳng thức Cauchy: $a + b \ge 2\sqrt{ab}$ (với $a, b > 0$), dấu bằng xảy ra khi $a = b$. Bạn có thể tham khảo thêm các dạng bài tìm giá trị lớn nhất của hàm số để củng cố kỹ năng khảo sát hàm.
- Kết luận thực tế: Kiểm tra lại điều kiện bài toán trước khi đưa ra kết quả cuối cùng.
✍️ 5 Bài tập tương tự tự luyện (Trắc nghiệm 4 đáp án)
Bài tập 1: Một mảnh vườn hình chữ nhật có diện tích $128\text{ m}^2$ giáp bờ tường thẳng (không cần rào cạnh bờ tường). Chiều dài hàng rào ngắn nhất cần dùng là:
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 1
Đáp án đúng: A
Bài tập 2: Người nông dân muốn làm hàng rào bao quanh mảnh đất hình chữ nhật có diện tích $450\text{ m}^2$ nằm cạnh bờ sông thẳng. Chiều dài hàng rào ít nhất cần dùng là:
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 2
Đáp án đúng: B
Bài tập 3: Cần rào một mảnh vườn hình chữ nhật giáp bờ sông có diện tích $800\text{ m}^2$ sao cho chiều dài hàng rào là ngắn nhất. Kích thước (chiều rộng vuông góc với bờ sông $\times$ chiều dài song song với bờ sông) của mảnh vườn là:
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 3
Đáp án đúng: A
Bài tập 4: Một người có $60\text{ m}$ lưới để rào một khu vườn hình chữ nhật giáp bờ tường thẳng (không rào cạnh bờ tường). Diện tích lớn nhất của khu vườn rào được là:
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 4
Đáp án đúng: B
Bài tập 5: Một mảnh đất hình chữ nhật có diện tích $300\text{ m}^2$ giáp bờ sông thẳng được rào lại và chia thành 2 ô bằng một hàng rào song song với cạnh vuông góc bờ sông (không rào cạnh bờ sông). Tổng độ dài các hàng rào ngắn nhất là:
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 5
Đáp án đúng: A

Để lại phản hồi