Giải bài tập Cuối chương 3 – Toán 10 (Chân trời)

Giải bài tập Cuối chương 3 – Toán 10 (Chân trời)
==============

Giải bài 1 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 1

Phương pháp giải

Tập xác định của hàm số \(y = f(x)\) là tập hợp tất cả các số thực x sao cho biểu thức \(f(x)\) có nghĩa.

\(\frac{A}{B}\) có nghĩa \( \Leftrightarrow B \ne 0\)

Lời giải chi tiết

a) Biểu thức \(4{x^2} – 1\) có nghĩa với mọi \(x \in \mathbb{R}\)

Vậy tập xác định của hàm số này là \(D = \mathbb{R}\)

b) Biểu thức \(f(x)\) có nghĩa khi và chỉ khi \({x^2} + 1 \ne 0,\)tức là với mọi \(x \in \mathbb{R}\)

Vậy tập xác định của hàm số này là \(D = \mathbb{R}\)

c) Biểu thức \(f(x)\) có nghĩa khi và chỉ khi \(\frac{1}{x}\) có nghĩa, tức là khi \(x \ne 0,\)

Vậy tập xác định của hàm số này là \(D = \mathbb{R}{\rm{\backslash }}\{ 0\} \)

===========

Giải bài 2 trang 59 SGK Toán 10 CTST – CTST

Tìm điều kiện của m để mỗi hàm số sau là hàm số bậc hai:

a) \(y = (1 – 3m){x^2} + 3\)

b) \(y = (4m – 1){(x – 7)^2}\)

c) \(y = 2({x^2} + 1) + 11 – m\)

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 2

Phương pháp giải

Hai số bậc hai (biến x) có dạng \(y = f(x) = a{x^2} + bx + c\) với \(a,b,c \in \mathbb{R}\)và \(a \ne 0\)

Điều kiện: là đa thức bậc hai với hệ số thực, hệ số a khác 0.

Lời giải chi tiết

a) Để hàm số \(y = (1 – 3m){x^2} + 3\) là hàm số bậc hai thì: \(1 – 3m \ne 0\) tức là \(m \ne \frac{1}{3}\)

Vây \(m \ne \frac{1}{3}\) thì hàm số đã cho là hàm số bậc hai.

b) Để hàm số \(y = (m – 2){x^3} + (m – 1){x^2} + 5\) là hàm số bậc hai thì:

\(\left\{ \begin{array}{l}m – 2 = 0\\m – 1 \ne 0\end{array} \right.\) tức là \(m = 2.\)

Khi đó \(y = (2 – 1){x^2} + 5 = {x^2} + 5\)

Vậy \(m = 2\) thì hàm số đã cho là hàm số bậc hai \(y = {x^2} + 5\)

=============

Giải bài 3 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Vẽ đồ thị các hàm số sau:

a) \(y = {x^2} – 4x + 3\)

b) \(y =  – {x^2} – 4x + 5\)

c) \(y = {x^2} – 4x + 5\)

d) \(y =  – {x^2} – 2x – 1\)

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 3

Phương pháp giải

+ Xác định đỉnh \(S(\frac{{ – b}}{{2a}};f(\frac{{ – b}}{{2a}}))\)

+ Trục đối xứng \(x = \frac{{ – b}}{{2a}}\)

+ Bề lõm: quay lên trên (nếu a>0), quay xuống dưới nếu a<0.

+ Giao với trục tung tại điểm có tọa độ (0; c).

Lời giải chi tiết

a) Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, đồ thị hàm số bậc hai \(y = {x^2} – 4x + 3\) là một parabol (P):

+ Có đỉnh S với hoành độ: \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – ( – 4)}}{{2.1}} = 2;{y_S} = {2^2} – 4.2 + 3 =  – 1.\)

+ Có trục đối xứng là đường thẳng \(x = 2\) (đường thẳng này đi qua đỉnh S và song song với trục Oy);

+ Bề lõm quay lên trên vì \(a = 1 > 0\)

+ Cắt trục tung tại điểm có tung độ bằng 3, tức là đồ thị đi qua điểm có tọa độ (0; 3).

Ta vẽ được đồ thị như hình dưới.

b) Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, đồ thị hàm số bậc hai \(y =  – {x^2} – 4x + 5\) là một parabol (P):

+ Có đỉnh S với hoành độ: \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – ( – 4)}}{{2.( – 1)}} =  – 2;{y_S} =  – {( – 2)^2} – 4.( – 2) + 5 = 9.\)

+ Có trục đối xứng là đường thẳng \(x =  – 2\) (đường thẳng này đi qua đỉnh S và song song với trục Oy);

+ Bề lõm quay xuống dưới vì \(a =  – 1 < 0\)

+ Cắt trục tung tại điểm có tung độ bằng 5, tức là đồ thị đi qua điểm có tọa độ (0; 5).

Ta vẽ được đồ thị như hình dưới.

c) Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, đồ thị hàm số bậc hai \(y = {x^2} – 4x + 5\) là một parabol (P):

+ Có đỉnh S với hoành độ: \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – ( – 4)}}{{2.1}} = 2;{y_S} = {2^2} – 4.2 + 5 = 1.\)

+ Có trục đối xứng là đường thẳng \(x = 2\) (đường thẳng này đi qua đỉnh S và song song với trục Oy);

+ Bề lõm quay lên trên vì \(a = 1 > 0\)

+ Cắt trục tung tại điểm có tung độ bằng 5, tức là đồ thị đi qua điểm có tọa độ (0; 5).

Ta vẽ được đồ thị như hình dưới.

d) Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, đồ thị hàm số bậc hai \(y =  – {x^2} – 2x – 1\) là một parabol (P):

+ Có đỉnh S với hoành độ: \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – ( – 2)}}{{2.( – 1)}} =  – 1;{y_S} =  – {( – 1)^2} – 2.( – 1) – 1 = 0\)

+ Có trục đối xứng là đường thẳng \(x =  – 1\) (đường thẳng này đi qua đỉnh S và song song với trục Oy);

+ Bề lõm quay xuống dưới vì \(a =  – 1 < 0\)

+ Cắt trục tung tại điểm có tung độ bằng -1, tức là đồ thị đi qua gốc tọa độ (0; -1).

Ta vẽ được đồ thị như hình dưới.

=================

Giải bài 4 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Một vận động viên chạy xe đạp trong 1 giờ 30 phút đầu với vận tốc trung bình là 42km/h. Sau đó người này nghỉ tại chỗ 15 phút và tiếp tục đạp xe 2 giờ liền với vận tốc 30 km/h.

a) Hãy biểu thị quãng đường s (tính bằng kilômét) mà người này đi được sau t phút bằng một hàm số.

b) Vẽ đồ thị biểu diễn hàm số s theo t.

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 4

Phương pháp giải

Đổi: 1 giờ 30 phút, 15 phút ra giờ

Nếu \(t \le 90\)(phút) thì quãng đường s

Nếu \(90 < t \le 90 + 15 = 105\)(phút) thì quãng đường s

Lời giải chi tiết

a) Đổi: 1 giờ 30 phút = 1,5 giờ; 15 phút = 0,25 giờ; t phút = \(\frac{t}{{60}}\) giờ

Nếu \(t \le 90\)(phút) thì quãng đường s mà người đó đi được là: \(42.\frac{t}{{60}} = 0,7t\)(km)

Nếu \(90 < t \le 90 + 15 = 105\)(phút) thì quãng đường s mà người đó đi được là: \(42.1,5 = 63\)(km)

Nếu \(105 < t \le 105 + 120 = 225\)(phút) thì quãng đường s mà người đó đi được là: \(42.1,5 + (\frac{t}{{60}} – 1,5 – 0,25).30 = 0,5t + 10,5.\)(km)

Như vậy hàm số tính quãng đường s (km) sau t phút là:

\(s = \left\{ \begin{array}{l}0,7t\quad \quad \quad \quad (0 \le t \le 90)\\63\quad \quad \quad \quad \;\;\;(90 < t \le 105)\\0,5t + 10,5\quad \;\;(105 < t \le 225)\end{array} \right.\)

b)

Với \(0 \le t \le 90\) thì \(s = 0,7t\)

Trên đoạn [0;90] ta vẽ đường thẳng \(s = 0,7t\)

Với \(90 < t \le 105\) thì \(s = 63(km)\)

Trên nửa khoảng (90;105] ta vẽ đường thẳng \(s = 63\)

Với \(105 < t \le 225\)(phút) thì \(s = 0,5t + 10,5.\)(km)

Trên nửa khoảng (105;225] ta vẽ đường thẳng \(s = 0,5t + 10,5.\)

Như vậy ta được đồ thị biểu diễn hàm số s theo t như hình trên.

=============

Giải bài 5 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Biết rằng hàm số \(y = 2{x^2}{\rm{ +  }}mx + n\) giảm trên khoảng \(\left( { – \infty ;1} \right),\)tăng trên khoảng \(\left( {1; + \infty } \right)\) và có tập giá trị là \([9; + \infty )\). Xác định giá trị của m và n.

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 5

Phương pháp giải

Từ tập giá trị suy ra GTNN của hàm số bằng 9.

Lập bảng biến thiên, xác định giá trị nhỏ nhất của hàm số.

Lời giải chi tiết

Đỉnh S có tọa độ: \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – m}}{{2.2}} =  – \frac{m}{4};{y_S} = f( – \frac{m}{4})\)

Vì hàm số bậc hai có \(a = 2 > 0\) nên ta có bảng biến thiên sau:

Hàm số đạt giá trị nhỏ nhất bằng \(f( – \frac{m}{4}).\)

Hàm số giảm trên \(( – \infty ; – \frac{m}{4})\) và tăng trên \(( – \frac{m}{4}; + \infty )\)

Theo giả thiết, ta có:

Hàm số giảm trên khoảng \(\left( { – \infty ;1} \right)\)\( \Rightarrow \left( { – \infty ;1} \right) \subset ( – \infty ; – \frac{m}{4}) \Leftrightarrow 1 \le  – \frac{m}{4}.\)

Tương tự hàm số tăng trên khoảng \(\left( {1; + \infty } \right)\)\( \Rightarrow \left( {1; + \infty } \right) \subset ( – \frac{m}{4}; + \infty ) \Leftrightarrow  – \frac{m}{4} \le 1.\)

Do đó: \( – \frac{m}{4} = 1\) hay \(m =  – 4\)

Lại có: Tập giá trị là \([9; + \infty )\)\( \Rightarrow \)Giá trị nhỏ nhất của hàm số bằng 9.

\( \Leftrightarrow f(1) = f( – \frac{m}{4}) = 9 \Leftrightarrow {2.1^2} – ( – 4).1 + n = 9 \Leftrightarrow n = 3.\)

Vậy \(m =  – 4,n = 3.\)

===============

Giải bài 6 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Nhảy bungee là một trò chơi mạo hiểm. Trong trò chơi này, người chơi đứng ở vị trí trên cao, thắt dây an toàn và nhảy xuống. Sợi dây này có tính đàn hồi và được tính toán chiều dài để nó kéo người chơi lại khi gần chạm đất (hoặc mặt nước). Chiếc cầu trong Hình 1 có bộ phận chống đỡ dạng parabol. Một người muốn thực hiện một cú nhày bungee từ giữa cầu xuống với dây an toàn. Người này cần trang bị sợi dây an toàn dài bao nhiêu mét? Biết rằng chiều dài của sợi dây đó bằng một phần ba khoảng cách từ vị trí bắt đầu nhảy đến mặt nước.

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 6

Phương pháp giải

Gắn hệ trục tọa độ, gọi công thức của hàm số có đồ thị là hình ảnh của bộ phận chống đỡ.

Xác định hàm số và xác định tung độ của đỉnh.

Lời giải chi tiết

Gọi \(y = f(x) = a{x^2} + bx + c\) là công thức của hàm số có đồ thị là hình ảnh của bộ phận chống đỡ.

Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình dưới:

Gọi S là đỉnh của parabol, dưới vị trí nhảy 1m.

A, B là các điểm như hình vẽ.

Dễ thấy: A (48; 46,2) và B (117+48; 0) = (165; 0).

Các điểm O, A, B đều thuộc đồ thị hàm số.

Do đó:

\(f(0) = a{.0^2} + b.0 + c = 0 \Leftrightarrow c = 0\)

\(f(48) = a{.48^2} + b.48 + c = 46,2 \Leftrightarrow a{.48^2} + b.48 = 46,2\)

\(f(165) = a{.165^2} + b.165 + c = 0 \Leftrightarrow a{.165^2} + b.165 = 0 \Leftrightarrow a.165 + b = 0\)

Giải hệ phương trình \(\left\{ \begin{array}{l}a{.48^2} + b.48 = 46,2\\a.165 + b = 0\end{array} \right.\) ta được \(a =  – \frac{{77}}{{9360}};b = \frac{{847}}{{624}}\)

Vậy \(y = f(x) =  – \frac{{77}}{{9360}}{x^2} + \frac{{847}}{{624}}x\)

Đỉnh S có tọa độ là \({x_S} = \frac{{ – b}}{{2a}} = \frac{{ – \frac{{847}}{{624}}}}{{2.\left( { – \frac{{77}}{{9360}}} \right)}} = 82,5;\;{y_S} =  – \frac{{77}}{{9360}}.82,{5^2} + \frac{{847}}{{624}}.82,5 \approx 56\)

Khoảng cách từ vị trí bắt đầu nhảy đến mặt nước là: \(1 + 56 + 43 = 100(m)\)

Vậy chiều dài của sợi dây đó là: \(100:3 = \frac{{100}}{3} \approx 33,33\,(m)\)

===============

Giải bài 7 trang 59 SGK Toán 10 CTST

Giả sử một máy bay cứu trợ đang bay theo phương ngang và bắt đầu thả hàng từ độ cao 80 m, lúc đó máy bay đang bay với vận tốc 50 m/s. Để thùng hàng cứu trợ rơi đúngvị trí được chọn, máy bay cần bắt đầu thả hàng từ vị trí nào? Biết rằng nếu chọn gốc toạ độ là hình chiếu trên mặt đất của vị trí hàng cứu trợ bắt đầu được thả, thì toạ độ của hàng cứu trợ được cho bởi hệ sau:

\(\left\{ \begin{array}{l}x = {v_0}t\\y = h – \frac{1}{2}g{t^2}\end{array} \right.\)

Trong đó, \({v_0}\) là vận tốc ban đầu và h là độ cao tính từ khi hàng rời máy bay.

Lưu ý: Chuyển động này được xem là chuyển động ném ngang.

Hướng dẫn giải chi tiết Bài 7

Phương pháp giải

Gắn hệ trục tọa độ Oxy

Gọi A vị trí hàng rơi xuống => tọa độ của A

Lời giải chi tiết

Gắn hệ trục tọa độ Oxy như hình dưới:

Gọi A vị trí hàng rơi xuống, khi đó \({y_A} = 0\). Ta có, tọa độ của A thỏa mãn:

\(\left\{ \begin{array}{l}x = 50t\\y = 80 – \frac{1}{2}.9,8.{t^2}\end{array} \right.\)

Mà \({y_A} = 0 \Rightarrow 0 = 80 – \frac{1}{2}.9,8.{t^2} \Leftrightarrow {t^2} \approx 16,33 \Rightarrow t \approx 4(s)\)

Do đó \({x_A} = 50.4 = 200(m)\) hay khoảng cách giữa máy bay và thùng hàng cứu trợ là 200m.

Vậy để thùng hàng cứu trợ rơi đúng vị trí được chọn thì máy bay cần thả hàng khi cách điểm đó 200m.