Đang cập nhật
Dạng 1. Tính đạo hàm bằng định nghĩa
Dạng 2. Viết phương trình tiếp tuyến
Dạng 3. Ứng dụng trong vật lí và thực tế
Câu 1:
Tính (bằng định nghĩa) đạo hàm của hàm số: \(y=x^2-x\) tại \(x_0 =1\).
Ta có \(f(x)-f(1)=x^2-x-(1^2-1)=x(x-1)\). Suy ra
\[f'(1)=\lim\limits_{x \to 1} \displaystyle\frac{f(x)-f(1)}{x-1}=\lim\limits_{x \to 1} \displaystyle\frac{x(x-1)}{x-1}=\lim\limits_{x \to 1}x=1.\]
Câu 2:
Tính (bằng định nghĩa) đạo hàm của hàm số: \(y=-x^3\) tại \(x_0=-1\).
Ta có \(f(x)-f(-1)=-x^3-1=-(x+1)(x^2-x+1)\).
\[f'(-1)=\lim\limits_{x \to -1} \displaystyle\frac{f(x)-f(-1)}{x+1}=\lim\limits_{x \to -1} \displaystyle\frac{-(x+1)(x^2-x+1)}{x+1}=\lim\limits_{x \to -1}[-(x^2-x+1)]=-3.\]
Câu 3:
Sử dụng định nghĩa, tìm đạo hàm của hàm số: \(y=kx^2+c\) (với \(k,c\) là hằng số).
\(y=kx^2+c\) (với \(k,c\) là hằng số).
Với \(x_0\) bất kỳ, ta có:
\(\begin{aligned}[t]f'(x_0)&=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{(kx^2+c)-(kx_0^2+c)}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{k(x-x_0)(x+x_0)}{x-x_0}\\&=\lim\limits_{x \to x_0} k(x+x_0)=k(x_0+x_0)=2kx_0.\end{aligned}\)
Vậy hàm số \(y=kx^2+c\) (với \(c,k\) là hằng số) có đạo hàm là hàm số \(y'=2kx\).
Câu 4:
Sử dụng định nghĩa, tìm đạo hàm của hàm số: \(y=x^3\).
Với \(x_0\) bất kỳ, ta có:
\(\begin{aligned}[t]f'(x_0)&=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{(x^3)-(x_0^3)}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{(x-x_0)(x^2+xx_0+x_0^2)}{x-x_0}\\&=\lim\limits_{x \to x_0} (x^2+xx_0+x_0^2)=(x_0^2+x_0x_0+x_0^2)=3x_0^2.\end{aligned}\)
Vậy hàm số \(y=x^3\) có đạo hàm là hàm số \(y'=3x^2\).
Câu 5:
Cho hàm số \(f(x)=x^2\). Tính \(f^{\prime}\left(x_0\right)\) với \(x_0 \in \mathbb{R}\).
Ta có \(f^{\prime}\left(x_0\right)=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{f(x)-f\left(x_0\right)}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{x^2-x_0^2}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0}\left(x+x_0\right)=2 x_0\).
Câu 6:
Tính đạo hàm của hàm số: \(f(x)=C\) (\(C\) là hằng số \()\).
Với bất kì \(x_0\), ta có:
\(f^{\prime}(x_0)=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{f(x)-f\left(x_0\right)}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{C-C}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} 0=0.\)
Vậy \(f^{\prime}(x)=(C)^{\prime}=0\) trên \(\mathbb{R}\).
Câu 7:
Tính đạo hàm của hàm số: \(f(x)=\displaystyle\frac{1}{x}\) với \(x \neq 0\).
Với bất kì \(x_0 \neq 0\), ta có:
\[f^{\prime}\left(x_0\right)=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{\displaystyle\frac{1}{x}-\displaystyle\frac{1}{x_0}}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{x_0-x}{x x_0\left(x-x_0\right)}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{-1}{x x_0}=-\displaystyle\frac{1}{x_0^2}.\]
Vậy \(f^{\prime}(x)=\left(\displaystyle\frac{1}{x}\right)^{\prime}=-\displaystyle\frac{1}{x^2}\) trên các khoảng \((-\infty ; 0)\) và \((0 ;+\infty)\).
Câu 8:
Tính đạo hàm của hàm số \(f(x)=x^3\).
Với bất kì \(x_0\), ta có:
\(f^\prime(x_0)=\lim\limits_{x \to x_0}\displaystyle\frac{x^3-{x_0}^3}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0}(x^2+xx_0+{x_0}^2)=3{x_0}^2.\)
Vậy \(f^\prime(x)=\left(x^3\right)^\prime=3x^2\) trên \(\mathbb{R}\).
Câu 9:
Dùng định nghĩa để tính đạo hàm của hàm số: \(f(x)=-x^2\).
Với bất kì \(x_0\), ta có
\(f^\prime(x_0)=\lim\limits_{x\to x_0}\displaystyle\frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}=\lim\limits_{x\to x_0}\displaystyle\frac{-x^2+{x_0}^2}{x-x_0}=\lim\limits_{x\to x_0}\left[-(x+x_0)\right]=-2x_0\).
Vậy \(f^\prime(x)=-2x\) trên \(\mathbb{R}\).
Câu 10:
Dùng định nghĩa để tính đạo hàm của hàm số: \(f(x)=x^3-2 x\).
Với bất kì \(x_0\), ta có
\(f^\prime(x_0)=\lim\limits_{x\to x_0}\displaystyle\frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}=\lim\limits_{x\to x_0}\displaystyle\frac{\left[\left(x^3-2x\right)-\left({x_0}^3-2x_0\right)\right]}{x-x_0}\)
\(=\lim\limits_{x\to x_0}\left[x^2+xx_0+{x_0}^2-2\right]=3{x_0}^2-2\).
Vậy \(f^\prime(x)=3x^2-2\) trên \(\mathbb{R}\).
Câu 11:
Dùng định nghĩa để tính đạo hàm của hàm số: \(f(x)=\displaystyle\frac{4}{x}\).
Với mọi \(x_0\ne 0\), ta có
\(f^{\prime}\left(x_0\right)=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{\displaystyle\frac{4}{x}-\displaystyle\frac{4}{x_0}}{x-x_0}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{4(x_0-x)}{x x_0\left(x-x_0\right)}=\lim\limits_{x \to x_0} \displaystyle\frac{-4}{x x_0}=-\displaystyle\frac{4}{x_0^2}.\)
Vậy \(f^{\prime}(x)=\left(\displaystyle\frac{4}{x}\right)^{\prime}=-\displaystyle\frac{4}{x^2}\) trên các khoảng \((-\infty ; 0)\) và \((0 ;+\infty)\).
Câu 12:
Tính đạo hàm của hàm số \(f(x)=\displaystyle\frac{1}{x}\) tại \(x_0=2\) bằng định nghĩa.
Xét \(\Delta x\) là số gia của biến số tại điểm \(x_0=2\).
Ta có: \(\Delta y=f(2+\Delta x)-f(2)=\displaystyle\frac{1}{2+\Delta x}-\displaystyle\frac{1}{2}=\displaystyle\frac{2-(2+\Delta x)}{2(2+\Delta x)}=\displaystyle\frac{-\Delta x}{2(2+\Delta x)}\).
Suy ra: \(\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=\displaystyle\frac{-1}{2(2+\Delta x)}\).
Ta thấy: \(\lim\limits_{\Delta x\to 0}\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x\to 0}\displaystyle\frac{-1}{2(2+\Delta x)}=\displaystyle\frac{-1}{4}\).
Vậy \(f^\prime(2)=\displaystyle\frac{-1}{4}\).
Câu 13:
Tính đạo hàm của hàm số \(f(x)=x^2\) tại điểm \(x\) bất kì bằng định nghĩa.
Xét \(\Delta x\) là số gia của biến số tại điểm \(x\).
Ta có: \(\Delta y=f(2+\Delta x)-f(2)=(x+\Delta x)^2-x^2=\Delta x(2x+\Delta x)\).
Suy ra: \(\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=2x+\Delta x\).
Ta thấy: \(\lim\limits_{\Delta x\to 0}\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x\to 0}(2x+\Delta x)=2x\).
Vậy \(f^\prime(x)=2x\).
Câu 14:
Tính đạo hàm của hàm số \(f(x)=3x^3-1\) tại điểm \(x_0=1\) bằng định nghĩa.
Xét \(\Delta x\) là số gia của biến số tại điểm \(x_0=1\).
Ta có:
\(\begin{aligned}\Delta y=&f(1+\Delta x)-f(1)\\ =&3(1+\Delta x)^3-1-2\\ =&9\Delta x+9(\Delta x)^2+3(\Delta x)^3\\ =&\Delta x[9+9\Delta x+3(\Delta x)^2].\end{aligned}\)
Suy ra: \(\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=9+9\Delta x+3(\Delta x)^2\).
Ta thấy: \(\lim\limits_{\Delta x\to 0}\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x\to 0}\left(9+9\Delta x+3(\Delta x)^2\right)=9\).
Vậy \(f^\prime(1)=9\).
Câu 1:
Tìm hệ số góc \(k\) của tiếp tuyến của parabol \(y=x^2\) tại điểm có hoành độ \(\displaystyle\frac{1}{2}\).
Ta có
\(y'\left(\displaystyle\frac{1}{2} \right)=\lim\limits_{\Delta x \to 0}\displaystyle\frac{f\left(\displaystyle\frac{1}{2}+\Delta x \right)-f\left(\displaystyle\frac{1}{2} \right)}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0}\displaystyle\frac{{{\left(\displaystyle\frac{1}{2}+\Delta x \right)}^2}-{{\left(\displaystyle\frac{1}{2} \right)}^2}}{\Delta x}=\lim\limits_{\Delta x \to 0}\left(1+\Delta x \right)=1.\)
Vậy \(k=y'\left(\displaystyle\frac{1}{2} \right)=1\).
Câu 2:
Cho hàm số \(f(x)=x^2+2x-1\) có đồ thị \((P)\). Tìm hệ số góc của tiếp tuyến của \((P)\) tại điểm \((0;-1)\).
Ta có \(f'(x)=2x+2\).
Tiếp tuyến của \((P)\) tại điểm \((0;-1)\) có hệ số góc là \(f'(0)=2\).
Câu 3:
Tìm hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=-x^3+x^2-3x+4\) tại điểm \(M(1;1)\).
\(y'=-3x^2+2x-3\).
Gọi hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=-x^3+x^2-3x+4\) tại điểm \(M(1;1)\) là \(k\).
Ta có \(k=y'(1)=-3 \cdot 1^2+2 \cdot 1 -3=-4.\)
Câu 4:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(f(x)=x^3\) tại điểm có hoành độ bằng \(2\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(f'(x)=3x^2\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ bằng \(2\) có hệ số góc \(k=f'(2)=3\cdot 2^2=12\).
Câu 5:
Tính hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=x^3-4x^2+1\) tại điểm có hoành độ bằng \(1\).
Ta có \(y' = 3x^2-8x\).
Hệ số góc của tiếp tuyến tại điểm có hoành độ bằng \(1\) là \(y'(1) = -5\).
Câu 6:
Tìm hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=3 x^2-4\) tại điểm có hoành độ \(x_0=2\).
Ta có \(y'=6x\).
Hệ số góc của tiếp tuyến đồ thị hàm số tại \(x_0=2\) là \(y'(2)=12\).
Câu 7:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-2 x\) tại điểm \(M(1;-1)\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=3x^2-2\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(1;-1)\) có hệ số góc là \(k=y'(1)=1\).
Câu 8:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-2x^2\) tại điểm \(M(1;-1)\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=3x^2-4x\Rightarrow y'(1)=-1\).
Vậy hệ số góc của tiếp tuyến tại điểm \(M\) bằng \(-1\).
Câu 9:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=2 x^{3}-3 x^{2}+1\) tại điểm \(M(-1 ;-4)\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=6x^2-6x\Rightarrow y'(-1)=12\).
Vậy hệ số góc bằng \(12\).
Câu 10:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\). Tính hệ số góc tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại \(x_0=1\).
Ta có \(y'(x)=3x^2-6x\). Do đó, hệ số góc tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại \(x_0=1\) là \(k=y'(1)=-3\).
Câu 11:
Tiếp tuyến với đồ thị của hàm số \(f(x) = \displaystyle\frac{3}{2x - 1}\) tại điểm có hoành độ \(x_0 = 2\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(f'(x)=-\displaystyle\frac{6}{(2x-1)^2}\) nên \(f'(2)=-\displaystyle\frac{6}{9}=-\displaystyle\frac{2}{3}.\)
Câu 12:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = x^2-3x\) tại điểm \(M(1;-2)\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
\(y = f(x)=x^2-3x\Rightarrow f'(x)=2x-3\).
Vậy hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại điểm \(M(1;-2)\) là \(k=f'(1)=-1\).
Câu 13:
Phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số \((C)\colon y=x^4+4x^2-7\) tại điểm có hoành độ \(x_0=1\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=4x^3+8x\).
Hệ số góc của tiếp tuyến tại điểm có hoành độ \(x_0=1\) là \(k=y'(1)=12\).
Câu 14:
Cho hàm số \(y=x^3-2x+1\) có đồ thị \((C)\). Tính hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm \(M(-1;2)\).
Ta có \(y'=3x^2-2\).
Hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) tại \(M\) là \(k=y'(-1)=3-2=1\).
Câu 15:
Tính hệ số góc \(k\) của tiếp tuyến đồ thị hàm số \(y = x^3 + 1\) tại điểm \(M(1; 2)\).
Ta có \(y' = 3x^2\). Tại điểm \(M\) có hoành độ \(x = 1\) thì \(k = y'(1) = 3\cdot 1^2 = 3\).
Câu 16:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x+1}{2x-1}\) có đồ thị \((C)\). Tính hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm có hoành độ bằng \(0\).
Ta có: \(y'=\displaystyle\frac{-4}{(2x-1)^2}\).
Hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm có hoành độ bằng \(0\) là \(k=y'(0)=-4.\)
Câu 17:
Cho hàm số \(y=x^3-2x+1\) có đồ thị \((C)\). Hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm \(M(-1;2)\) bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=3x^2-2\).
Tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm \(M(-1;2)\) có hệ số góc là \(y'(-1)=1\).
Câu 18:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{1}{4}x^4-2 x^2-1(C)\). Tiếp tuyến của đường cong \((C)\) tại giao điểm của nó với trục tung có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=x^3-4x\), giao điểm của đồ thị với trục tung có tung độ \(x=0\).
Hệ số góc của tiếp tuyến là \(k=y'(0)=0\).
Câu 19:
Tính hệ số góc tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\sqrt{x+4}\) tại giao điểm của nó và trục tung.
Đạo hàm \(y'=\displaystyle\frac{1}{2\sqrt{x+4}}\).
Giao điểm của đồ thị hàm số \(y=\sqrt{x+4}\) và trục tung là \(M(0;2)\).
Hệ số góc tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\sqrt{x+4}\) tại giao điểm của nó và trục tung là \(k =y'(0)=\displaystyle\frac{1}{2\sqrt{0+4}}=\displaystyle\frac{1}{4}.\)
Câu 20:
Tính hệ số góc của tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3+x^2-3x+2\) tại giao điểm của đồ thị đó với trục \(Oy\).
Đồ thị hàm số cắt trục hoành tại điểm có hoành độ \(x_0=0\).
Đạo hàm \(y'=3x^2+2x-3\), hệ số góc của tiếp tuyến là \(y'(0)=-3\).
Câu 21:
Tìm hệ số góc của tiếp tuyến đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{3-4x}{x-2}\) tại điểm có tung độ \(y=-\displaystyle\frac{7}{3}\).
Xét hàm số \(y=f(x) = \displaystyle\frac{3-4x}{x-2}\), ta có
\(f'(x) = \displaystyle\frac{5}{(x-2)^{2}}\).
\(y_{0} = \displaystyle\frac{3-4x_{0}}{x_{0}-2} \Leftrightarrow -\displaystyle\frac{7}{3} = \displaystyle\frac{3-4x_{0}}{x_{0}-2} \Leftrightarrow x_{0}=-1\).
Vậy hệ số góc của tiếp tuyến tại điểm có tung độ \(y_{0}=-\displaystyle\frac{7}{3}\) là \(k=f'(x_{0}) = \displaystyle\frac{5}{9}\).
Câu 22:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=x^3\) tại điểm \(\left(-1;-1 \right).\)
Ta tính được \(k=y'(-1)=3\).
Ta có \(\begin{cases} x_0=-1 \\ y_0=-1 \\ k=3.\end{cases}\)
Suy ra phương trình tiếp tuyến \(y+1=3(x+1)\Leftrightarrow y=3x+2\).
Câu 23:
Cho đường cong \((C)\colon y=x^{2}\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(1 ; 1)\).
Tập xác định \(\mathscr{D}=\mathbb{R}\).
Có \(y'=2x\) nên phương trình tiếp tuyến tại \(M(1;1)\) là \(y=2(x-1)+1=2x-1\).
Câu 24:
Viết phương trình tiếp tuyến \((d)\) của đồ thị hàm số \(y = f(x) = -x^3 + x\) tại điểm \(M(-2;6)\).
Ta có \(f'(x) = -3x^2 + 1\).
Vì \(d\) có tiếp điểm là \(M(-2;6)\) nên \(d\) hệ số góc tiếp tuyến \(k = f'(-2) = -3\cdot (-2)^2 + 1 = -11\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại điểm \(M(-2;6)\) là \((d)\colon y = -11x - 16\).
Câu 25:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=3x^3-x^2-7x+1\) tại điểm \(A(0;1)\).
\(y'=9x^2-2x-7 \Rightarrow y'(0)=-7\).
Phương trình tiếp tuyến \(y=y'(0)(x-0)+1\) hay \(y=-7x+1\).
Câu 26:
Cho hàm số \(y=f(x)=x^3+3x^2+1\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(-1;3)\).
Ta có \(f'(x)=3x^2+6x\).
Hệ số góc của tiếp tuyến của \((C)\) là \(f'(-1)=-3\).
Phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=-3(x+1)+3\Rightarrow y=-3x\).
Câu 27:
Viết phương trình tiếp tuyến \(\Delta\) tại điểm \(M(-2;5)\) thuộc đồ thị \(\left(C\right)\) của hàm số \(y=\displaystyle\frac{3x+1}{x+1}\).
Tập xác định \(\mathscr{D}=\mathbb{R}\setminus\{-1\}\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{2}{(x+1)^2}\) xác định với mọi \(x\in\mathscr{D}\).
Hệ số góc \(k=y'(-2)=2\).
Phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=2x+9\).
Câu 28:
Viết phương trình tiếp tuyến của Parabol \(y=3x^2+x-2\) tại điểm \(M(1;2)\).
Ta có \(y'(1)=7.\)
Tiếp tuyên của Parabol \(y=3x^2+x-2\) tại điểm \(M(1;2)\) có phương trình là\\ \(y=f'(1)(x-1)+2 \Leftrightarrow y=7x-5.\)
Câu 29:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=x^3+3x^2-2\) tại điểm có hoành độ \(x_0=1\).
Ta có \(y'=3x^2+6x\) và \(x_0=1\Rightarrow \begin{cases}y(1)=2\\y'(1)=9.\end{cases}\)
Phương trình tiếp tuyến của đường cong tại \((1;2)\) là
\(y=9(x-1)+2\Leftrightarrow y=9x-7\).
Câu 30:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-4}{x-4}\) tại điểm có tung độ bằng \(3\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-4}{(x-4)^2}\).
Điểm \(M(m; 3)\) thuộc đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-4}{x-4}\).
Suy ra \(\displaystyle\frac{2m-4}{m-4}=3 \Leftrightarrow m=8\).
Do đó \(M(8;3)\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-4}{x-4}\) tại điểm \(M\) có phương trình là
\begin{eqnarray*}&&y=y'(8)\cdot(x-8)+3\\ & \Leftrightarrow &y=-\displaystyle\frac{1}{4}(x-8)+3\\& \Leftrightarrow&x+4y-20=0.\end{eqnarray*}
Câu 31:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \((C) \colon y=x^4-3x^2+4\) tại điểm \(A(1;2)\).
\(y'=4x^3-6x\).
Ta có \(A \in (C)\).
Tiếp tuyến của đường cong \((C)\) tại điểm \(A(1;2)\) có phương trình là
\begin{eqnarray*}&&y=y'(1)\cdot (x-1)+2\\& \Leftrightarrow& y=-2(x-1)+2\\& \Leftrightarrow& y=-2x+4.\end{eqnarray*}
Câu 32:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^4+x^2-1\) tại điểm có hoành độ bằng \(-1\).
Ta có \(y'=4x^3+2x\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
\(x_0=-1\Rightarrow y_0=1\Rightarrow M(-1;1)\).
Hệ số góc \(k=y'(x_0)=-6\).
Vậy pttt là \(y=k(x-x_0)+y_0=-6(x+1)+1=-6x-5\).
Câu 33:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3+x-3\) tại điểm \(M(0;-3)\).
Ta có \(y=f(x)=x^3+x-3 \Rightarrow f'(x)=3x^2+1\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại điểm \(M(0;-3)\) là
\[y=f'(0)(x-0)-3 \Leftrightarrow y=x-3.\]
Vậy tiếp tuyến của đồ thị hàm số đã cho tại điểm \(M(0;-3)\) có phương trình là \(y=x-3\).
Câu 34:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-1}{x+2}\) tại điểm \(M(-1;-2)\).
Ta có, \(y'=\displaystyle\frac{3}{(x+2)^2}\) \(\Rightarrow y'(-1)=3\).
Suy ra, phương trình tiếp tuyến là \(y=3x+1\).
Câu 35:
Biết đồ thị hàm số \(y=ax + b\) tiếp xúc với đồ thị hàm số \(y=x^3 +2x^2 -x + 2\) tại điểm \(M(1;0)\). Tính giá trị biểu thức \(ab\).
Ta có \(y'=3x^2 +4x - 1 \Rightarrow y'(1)=6\). Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(1;0)\) là \(y=6(x-1)+0 \Leftrightarrow y=6x-6\). Do đó \(ab=-36\).
Câu 36:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-3}{x+2}\) tại điểm có hoành độ bằng \(-1\).
Ta có \(y(-1)=-4\), \(y'=\displaystyle\frac{5}{(x+2)^2}\Rightarrow y'(-1)=5\).
Vậy phương trình tiếp tuyến là \(y=5(x+1)-4\Leftrightarrow y=5x+1\).
Câu 37:
Cho hàm số \(y = -x^3 + 3x^2+ 1\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(A(3; 1)\).
Ta có \(y' = -3x^2 + 6x\).
Gọi \(\Delta\) là phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(A(3; 1)\), ta có:
\(\Delta \colon y = y'(3)(x - 3) + y(3) \Rightarrow \Delta \colon y = -9x+28\).
Câu 38:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) tại điểm \(A(-1;-2)\).
Ta có \(y'=3x^2-6x \Rightarrow y'(-1)=9\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại \(A(-1;-2)\) là
\(y=9(x+1)-2 \Leftrightarrow y=9x+7\).
Câu 39:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{4}{x-1}\) tại điểm có hoành độ \(x_0=-1\).
Ta có \(y'=-\displaystyle\frac{4}{(x-1)^2} \Rightarrow y'(-1)=-1\).
Theo giả thiết ta có \(x_0=1\) nên \(y_0=-2 \Rightarrow\) tiếp điểm \(M(-1;-2)\).
Vậy phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(-1;-2)\) là \(y=-1(x+1)-2\)\\ \(\Leftrightarrow y=-x-3\).
Câu 40:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3+x^2-2x-3\) tại điểm \(M\left(1;-3\right)\).
Ta có \(y=x^3+x^2-2x-3\Rightarrow y'=3x^2+2x-2\), khi đó \(y'\left(1\right)=3\).
Vậy phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M\left(1;-3\right)\) là \(y=3\left(x-1\right)-3=3x-6\).
Câu 41:
Cho hàm số \(f(x)=x^2-3x\). Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số tại điểm \(M_0(-1;4)\).
Ta có \(f'(x)= 2x-3\), suy ra \(f'(-1)= -5\). Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M_0(-1;4)\) là
\(y=-5(x+1)+4 \Leftrightarrow y= -5x-1.\)
Câu 42:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=x^3\) tại điểm \((-1;-1)\).
Ta có \(y'=3x^2\Rightarrow y'(-1)=3\cdot (-1)^2=3\).
Ta có phương trình tiếp tuyến là \(y=3(x+1)-1\Leftrightarrow y=3x+2\).
Câu 43:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \((C)\) tại giao điểm với trục tung.
Cho \(x=0\Rightarrow y=2\).
Ta có giao điểm của \((C)\) với trục tung là \(M(0;2)\).
\(y'=3x^2-6x\Rightarrow y'(0)=0\).
Phương trình tiếp tuyến là \(y=0(x-0)+2\Leftrightarrow y=2\).
Câu 44:
Cho hàm số \(f(x)=x^{4}-4x^{2}+1\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm có hoành độ bằng \(2\).
Ta có \(f'(x)=4x^3-8x\) nên \(f'(2) = 16\).
Phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=f'(2)(x-2)+f(2) = 16(x-2)+1=16x-31\).
Câu 45:
Lập phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^2+3x-2\) tại điểm \(A\left(1;2 \right)\).
Ta có \(y=x^2+3x-2\Rightarrow y'=2x+3\) và \(y' (1) = 5\).
Phương trình tiêp tuyến của đồ thị tại điểm \(A\left(1;2 \right)\) là \(y=5 \left(x-1 \right)+2=5x-3\).
Câu 46:
Cho hàm số \(y=x^3+3x^2+1\;(C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(-1; 3)\).
Ta có \(y'=3x^2+6x\Rightarrow y'(-1)=-3\).
Phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(-1; 3)\) là
\(y=-3(x+1)+3\Leftrightarrow y=-3x\).
Câu 47:
Cho hàm số \(y=f(x)=x^2-2x+3\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm thuộc \((C)\) có hoành độ \(x_0=1\).
Có \(f'(x)=2x-2\Rightarrow f'(1)=0\), \(f(1)=2\).
Phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm có hoành độ \(x_0=1\) là
\(y=0(x-1)+2\Leftrightarrow y=2.\)
Câu 48:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(f(x)=x^3-2x^2+3x\) tại điểm có hoành độ \(x_0=1\).
Ta có \(f'(x)=3x^2-4x+3\). Do đó \(f'(1)=2\).
Với \(x_0=1\Rightarrow y_0=f\left(x_0\right)=2\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M_0(1;2)\) là
\[y-2=2(x-1)\Leftrightarrow y=2x.\]
Vậy phương trình tiếp tuyến là \(y=2x\).
Câu 49:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=\displaystyle\frac{1}{x}\) tại điểm có hoành độ bằng \(-1\).
Ta tính được \(k=y'(-1)=-1\).
Với \(x_0=-1\Rightarrow y_0=-1\).
Ta có \(\begin{cases} x_0=-1 \\ {{y}_0}=-1 \\ k=-1\end{cases}\).
Suy ra phương trình tiếp tuyến \(y+1=-1(x+1)\Leftrightarrow y=-x-2\).
Câu 50:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=x^3\) tại điểm có tung độ bằng \(8\).
Với \(y_0=8\Rightarrow x_0=2\).
Ta tính được \(k=y'\left(2 \right)=12\).
Ta có \(\begin{cases}x_0=2 \\ y_0=8 \\ k=12\end{cases}\)
\(\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y-8=12\left(x-2 \right)\Leftrightarrow y=12x-16.\)
Câu 51:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại giao điểm với trục tung.
Ta có \(x_0=0; y_0=2\).
Ta có \(y'=3x^2-6x \Rightarrow k=y'(0)=0\).
Do đó \(\begin{cases} x_0=0 \\ {{y}_0}=2 \\ k=0\end{cases}\)
Suy ra phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=2\).
Câu 52:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại giao điểm với đường thẳng \(y=-2\).
Phương trình hoành độ giao điểm: \(x^3-3x^2+2=-2\Leftrightarrow x=-1 ;\, x=2\)
Với \(x=-1\), ta có \(\begin{cases} y=-2 \\ k=y'(-1)=9\end{cases}\).
Suy ra phương trình tiếp tuyến cần tìm là: \(y=9x+7\).
Với \(x=2\), ta có \(\begin{cases} y=-2 \\ k=y'(-2)=0\end{cases}\).
Suy ra phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=-2\).
Câu 53:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-2x+3\) tại điểm \(M\left(1;2\right)\).
Đạo hàm \(y'=3x^2-2\Rightarrow\) hệ số góc \(k=y'(1)=1\).
Ta có \(\begin{cases} x_0=1 \\ y_0=2 \\ k=1 \end{cases}\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=\left(x-1\right)+2\Leftrightarrow y=x+1\).
Câu 54:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{4}{x-1}\) tại điểm có hoành độ bằng \(-1\).
Vì \(x_0=-1\Rightarrow y_0=\displaystyle\frac{4}{-1-1}=-2.\)
Đạo hàm \(y'=-\displaystyle\frac{4}{(x-1)^2}\Rightarrow\) hệ số góc \(k=y'\left(-1\right)=-1.\)
Ta có \(\begin{cases} x_0=-1 \\ y_0=-2 \\ k=-1\end{cases}\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=-\left(x+1\right)-2\Leftrightarrow y=-x-3.\)
Câu 55:
Cho hàm số \(y=\sin^2 x\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm \(x=\displaystyle\frac{\pi}{4}\).
Ta có \(y'=2\sin x\cos x=\sin 2x\).
Với \(x=\displaystyle\frac{\pi}{4}\) thì \(y\left(\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=\sin^2 \displaystyle\frac{\pi}{4}=\displaystyle\frac{1}{2}\), \(y'\left(\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=\sin \displaystyle\frac{2\pi}{4}=1\). Tiếp tuyến với \((C)\) tại điểm \(x=\displaystyle\frac{\pi}{4}\) có phương trình là
\[y=1\left(x-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)+\displaystyle\frac{1}{2}\Leftrightarrow y=x+\displaystyle\frac{2-\pi}{4}.\]
Câu 56:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(f(x) = -x^3 - 3x^2 + 4\) tại giao điểm của đồ thị hàm số với trục \(Ox\).
Gọi phương trình tiếp tuyến có dạng: \(y - y_0 = f'(x_0)(x - x_0)\).
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục \(Ox\) là:
\(\begin{cases}y = 0\\ y= -x^3 - 3x^2 + 4\end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases}x = 1\\ y = 0\end{cases} \vee \begin{cases}x = -2\\ y = 0\end{cases}\).
\(x = 1; y = 0; f'(1) = -9 \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y = -9(x - 1) \Leftrightarrow y = -9x + 9\).
\(x = -2; y = 0; f'(-2) = 0 \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y = 0\).
Câu 57:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = \tan \left(\displaystyle\frac{\pi}{4} - 3x \right)\) tại điểm có hoành độ \(x = \displaystyle\frac{\pi}{6}\).
Gọi phương trình tiếp tuyến có dạng: \(y - y_0 = f'(x_0)(x - x_0)\).
\(y_0 = \tan \left(\displaystyle\frac{\pi}{4} - 3\displaystyle\frac{\pi}{6} \right) = -1; f'\left(\displaystyle\frac{\pi}{6} \right) = -6 \).
Vậy \(y = -6\left(x \displaystyle\frac{\pi}{6} \right) - 1 \Leftrightarrow y = -6x + \pi - 1\).
Câu 58:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-1}{x+1}\) tại điểm có tung độ bằng \(1\).
\(y'=\displaystyle\frac{3}{(x+1)^2}\).
\(y_{0}=1 \Rightarrow \displaystyle\frac{2x_{0}-1}{x_{0}+1}=1 \Leftrightarrow x_{0} = 2\).
\(f'(x_{0})=\displaystyle\frac{3}{(2+1)^2} = \displaystyle\frac{1}{3}\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị có dạng \(y=f'(x_{0})(x-x_{0})+y_{0} \Rightarrow y = \displaystyle\frac{1}{3}x +\displaystyle\frac{1}{3}\).
Câu 59:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-2}{x+1} (C)\) tại giao điểm của đồ thị với trục \(Ox\).
Gọi \(M\) là giao điểm của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-2}{x+1}\) và trục \(Ox\Rightarrow M(2;0)\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{3}{(x+1)^2}\), \(x\neq -1\).
Khi đó \(y'(2)=\displaystyle\frac{1}{3}\), phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) tại \(M\) là
\(y=\displaystyle\frac{1}{3}(x-2)\Rightarrow y=\displaystyle\frac{1}{3}x-\displaystyle\frac{2}{3}.\)
Câu 60:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+2}{x+1}\) có đồ thị \(\left(\mathscr{C}\right)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại giao điểm của đồ thị \(\left(\mathscr{C}\right)\) với trục tung.
Giao điểm của đồ thị hàm số với trục tung là \(A(0;2)\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-1}{(x+1)^2} \Rightarrow y'(0)=-1\). Phương trình tiếp tuyến là
\[y-1=-1(x-0)\Leftrightarrow y=-x+1.\]
Câu 61:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+2}{x+1}\) tại giao điểm của đồ thị với trục tung.
Gọi \(A\) là giao điểm của đồ thị hàm số và trục tung \(\Rightarrow A(0;2)\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-1}{(x+1)^2}\Rightarrow y'(0)=-1\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại \(A\) có dạng \(y=-1\cdot (x-0)+2\Leftrightarrow y=-x+2\).
Câu 62:
Cho hàm số \(y=x^3-x-1\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại giao điểm của \((C)\) với trục tung.
Giao điểm của \((C)\) với truc tung là \(x=0\Rightarrow y=-1\).
\(y'=3x^2-1\), \(y'(0)=-1\).
Phương trình tiếp tuyến \(y=-1(x-0)-1=-x-1\).
Câu 63:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2}{1-x}\) có đồ thị \((\mathscr{C})\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((\mathscr{C})\) tại giao điểm của \((\mathscr{C})\) với trục tung.
Tọa độ tiếp điểm \(M(0;2)\).
\(y'=\displaystyle\frac{2}{(1-x)^2}\Rightarrow y'(0)=2\).
Phương trình tiếp tuyến cần tìm: \(y=2x+2\).
Câu 64:
Cho đồ thị \((H)\colon y=\displaystyle\frac{2x-4}{x-3}\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((H)\) tại giao điểm của \((H)\) và \(Ox\).
Phương trình hoành độ giao điểm của \((H)\) với \(Ox\) là \(\displaystyle\frac{2x-4}{x-3}=0\Leftrightarrow x=2\).
Vậy \((H)\) cắt \(Ox\) tại \(A(2;0)\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-2}{(x-3)^2}\), suy ra phương trình tiếp tuyến của \((H)\) tại \(A\) là
\(y=y'(2)(x-2)\Leftrightarrow y=-2(x-2)=-2x+4.\)
Câu 65:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+3}{x+2}\) có đồ thị \((H)\). Gọi đường thẳng \(\Delta \colon y=ax+b\) là tiếp tuyến của \((H)\) tại giao điểm của \((H)\) với trục \(Ox\). Tính \(a+b\).
Ta có \((H)\) cắt trục \(O x\) tại \(M(-3;0)\).
\(y'=\displaystyle\frac{-1}{(x+2)^2} \Rightarrow y'(-3)=-1\).
Khi đó tiếp tuyến tại điểm \(M\) có phương trình \(y=-x-3 \Rightarrow a=-1\), \(b=-3\).
Vậy \(a+b=-4\).
Câu 66:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-1}{x-2}\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến tại giao điểm của \((C)\) với trục hoành.
Phương trình hoành độ giao điểm là
\begin{eqnarray*}\displaystyle\frac{x-1}{x-2}=0 \Leftrightarrow\left\{\begin{aligned}&x-1=0 \\&x-2\neq 0\end{aligned}\right. \Leftrightarrow\left\{\begin{aligned}&x=1 \\&x\neq 2\end{aligned}\right. \Leftrightarrow x=1.\end{eqnarray*}
Như vậy tiếp điểm là \(M(1;0)\).
Ta có \(y'=-\displaystyle\frac{1}{(x-2)^2}\), nên hệ số góc của tiếp tuyến tại \(M\) là \(y'(1)=-1\).
Phương trình tiếp tuyến là \(y=-x+1\).
Câu 67:
Cho đường cong \((C)\) có phương trình \(y=\displaystyle\frac{x-1}{x+1}\). Gọi \(M\) là giao điểm của \((C)\) với trục tung. Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại \(M\).
Giao điểm của \((C)\) với trục tung là \(M(0;1)\).
Xét hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-1}{x+1}\) xác định trên \(\mathbb{R}\backslash\{-1\}\) ta có \(y'= \displaystyle\frac{2}{(x+1)^2}\Rightarrow y'(0)=2\).
Phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M\) là \(y=2(x-0)+1\Leftrightarrow y=2x+1\).
Câu 68:
Gọi \(M\) là giao điểm của trục tung với đồ thị \((C)\) của hàm số \(y=\sqrt{x^2+x+1}\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại \(M\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{2x+1}{2\sqrt{x^2+x+1}}\).
Với \(x_0=0\) ta có \(\left\{\begin{aligned}&y'(0)=\displaystyle\frac{1}{2} \\&y_0=y(0)=1.\end{aligned}\right. \)
Phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(0;1)\) là
\(y=\displaystyle\frac{1}{2}(x-0)+1 \Leftrightarrow y=\displaystyle\frac{1}{2}x+1\).
Câu 69:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(d\colon y=9x+7\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Ta có \(y'=3x^2-6x\).
Đường thẳng \(d\colon y=9x+7\) có hệ số góc \(k=9\).
Tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M\) song song với \(d\) nên ta có
\[y'(x_0)=9\Leftrightarrow 3x_0^2-6x_0=9\Leftrightarrow 3x_0^2-6x_0-9=0\Leftrightarrow x_0=3;\,x_0=-1.\]
Với \(x_0=3\) ta có \(y_0=2\). Phương trình tiếp tuyến là
\[y=9(x-3)+2\Leftrightarrow y=9x-25.\]
Với \(x_0=-1\) ta có \(y_0=-2\). Phương trình tiếp tuyến là
\[y=9(x+1)-2\Leftrightarrow y=9x+7\quad(\text{loại vì trùng với phương trình}\: d)\]
Vậy phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=9x-25\).
Câu 70:
Cho hàm số \(y=x^3+3x^2-20\) có đồ thị \((C)\). Viết tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) song song với đường thẳng \(d\colon y=24x-48\).
Hoành độ của tiếp điểm là nghiệm của phương trình \(3x^2+6x=24\Leftrightarrow x=-4;\,x=2.\)
Với \(x=-4\), tiếp tuyến có phương trình \(y=24(x+4)+y(-4)\Leftrightarrow y=24x+60\) thỏa mãn.
Với \(x=2\), tiếp tuyến có phương trình \(y=24(x-2)+0=24x-48\), loại.
Vậy tiếp tuyến cần tìm là: \(y=24x+60\).
Câu 71:
Cho hàm số \(f(x)=\displaystyle\frac{3x+1}{x-1}\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) song song với đường thẳng \(y=-4x\).
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là điểm thuộc \((C)\) và \(\Delta\) là tiếp tuyến của \((C)\) tại \(M\).
\(\Delta\) có hệ số góc là \(f'\left(x_0\right) =\displaystyle\frac{-4}{\left(x_0-1\right)^2}\).
Do \(\Delta\) song song với đường thẳng \(y=-4x\) nên
\[ f'\left(x_0 \right) = -4\Leftrightarrow \displaystyle\frac{-4}{\left(x_0 -1\right)^2}=-4 \Leftrightarrow x_0=0 ;\, x_0 = 2.\]
Với \(x_0=0\) ta có \(y_0=-1\), phương trình \(\Delta\) là \(y=-4x-1\) (nhận).
Với \(x_0 = 2\) ta có \(y_0=7\), phương trình \(\Delta\) là \(y=-4(x-2)+7 = -4x+15\) (nhận).
Câu 72:
Cho hàm số \(y=x^{4}+x^{2}+1\) \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\), biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{6}x-1\).
Tập xác định \(\mathscr{D} =\mathbb{R}\).
Có \(y' =4x^3 +2x\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{6}x-1\) nên \(y'\left(x_0\right) \cdot \left(-\displaystyle\frac{1}{6}\right) =-1 \Leftrightarrow 2x_0^3 +x_0-3=0 \Leftrightarrow x_0 =1\).
Suy ra toạ độ tiếp điểm là \(M(1;3)\), do đó phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=6x-3\).
Câu 73:
Cho hàm số \(y=x^4-2x^2\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) song song với trục hoành.
Ta có \(y'=4x^3-4x\), \(\forall x\in \mathbb{R}\).
Tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) tại điểm \(M(x_0;y_0)\in (C)\) có hệ số góc \(k=y'(x_0)=4x_0^3-4x_0\).
Để tiếp tuyến song song với trục hoành thì \(k=0\), khi đó
\(4x_0^3-4x_0=0 \Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=\pm 1.\)
Với \(x_0=0\Rightarrow y_0=0\), phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(0;0)\) là \(y=0\) trùng với \(Ox\).
Với \(x_0=-1\Rightarrow y_0=-1\), phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(-1;-1)\) là \(y=-1\) song song với \(Ox\).
Với \(x_0=1\Rightarrow y_0=-1\), phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M(1;-1)\) là \(y=-1\) song song với \(Ox\).
Vậy đồ thị \((C)\) chỉ có một tiếp tuyến song song với trục hoành là đường thẳng \(y=-1\).
Câu 74:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^2-x+5\) biết tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng \(d\colon y=-\displaystyle\frac{1}{3}x+1\).
Hàm số \(y=x^2-x+5\) xác định trên \(\mathbb{R}\), có \(y'=2x-1\).
Đường thẳng \(d\) có hệ số góc là \(k_1=-\displaystyle\frac{1}{3}\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^2-x+5\) tại điểm \(M(x_0;y_0)\), có hệ số góc \(k=y'(x_0)=2x_0-1\). Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(d\) khi và chỉ khi
\[k\cdot k_1=-1 \Leftrightarrow (2x_0-1)\cdot \left(-\displaystyle\frac{1}{3}\right) = -1 \Leftrightarrow 2x_0-1=3 \Leftrightarrow x_0=2.\]
Với \(x_0=2\Rightarrow y_0=7\), \(k=y'(2)=3\), phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=3(x-2)+7=3x+1\).
Câu 75:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-3x+2\) vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{9}x\).
Ta có \(y'=3x^2-3\).
Tiếp tuyến tại điểm \(M(x_0;y_0)\) thuộc đồ thị hàm số có hệ số góc là \(k=f'(x_0)=3x_0^2-3\).
Đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{9}x\) có hệ số góc là \(k_1=-\displaystyle\frac{1}{9}\).
Tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{9}x\) khi và chỉ khi
\(k\cdot k_1=-1\Leftrightarrow k=9\Leftrightarrow 3x_0^2-3=9\Leftrightarrow x_0^2=4\Leftrightarrow x_0=2;\,x_0=-2.\)
Với \(x_0=2\Rightarrow y_0=4\). Tiếp tuyến tại điểm \((2;4)\) là \(y=9(x-2)+4=9x-14\).
Với \(x_0=-2\Rightarrow y_0=0\). Tiếp tuyến tại điểm \((-2;0)\) là \(y=9(x+2)=9x+18\).
Câu 76:
Cho hàm số \(y=-5x^2+2x-1\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\), biết rằng tiếp tuyến đó song song với đường thẳng \(y=-8x+3\).
Hàm số \(y=-5x^2+2x-1\) có \(y'=-10x+2\).
Hoành độ tiếp điểm của tiếp tuyến của đồ
thị \((C)\) song song với đường thẳng \(y=-8x+3\) là nghiệm phương trình
\[-10x+2=-8\Leftrightarrow x=1.\]
Với \(x=1\) thì \(y=-4\). Phương trình tiếp tuyến cần lập là
\[y-(-4)=-8\cdot (x-1)\Leftrightarrow y=-8x+4.\]
Câu 77:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{x^3}{3}+3x^2-2\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) có hệ số góc \(k=-9\).
Hệ số góc của tiếp tuyến của \((C)\) là
\begin{eqnarray*}&&y'(x_0)=-9\\& \Leftrightarrow& x^2_0+6x_0=-9\\&\Leftrightarrow& x_0=-3\Rightarrow y_0=16.\end{eqnarray*}
Phương trình tiếp tuyến của \((C)\) là \(y=-9(x+3)+16\Rightarrow y=-9x-11\).
Câu 78:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2 x+1}{x+1}\) \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) song song với đường thẳng \(d\colon y=x+1\).
Hàm số \(y=\displaystyle\frac{2 x+1}{x+1}\) \((C)\) có đạo hàm là \(y'=\displaystyle\frac{1}{(x+1)^2}\).
Gọi tiếp điểm của tiếp tuyến cần tìm là \(M\left(x_0;\displaystyle\frac{2 x_0+1}{x_0+1}\right)\). Khi đó để tiếp tuyến tại \(M\) của đồ thi \((C)\) song song với đường thẳng \(d\colon y=x+1\) thì điều kiện cần là
\[y'\left(x_0\right)=1\Leftrightarrow \displaystyle\frac{1}{(x_0+1)^2}=1\Leftrightarrow x_0+1=1;\,x_0+1=-1\Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=-2.\]
Với \(x_0=0\) thì \(M(0;1)\). Khi đó tiếp tuyến tại \(M\) của đồ thị \((C)\) có phuong trình \(y=(x-0)+1=x+1\).
Với \(x_0=-2\) thì \(M(-2;3)\). Khi đó tiếp tuyến tại \(M\) của đồ thị \((C)\) có phuong trình \(y=(x+2)+3=x+5\).
Vậy phương trình tiểp tuyến của đồ thi \((C)\) song song với đường thẳng \(d\colon y=x+1\) là \(y=x+1;\,y=x+5.\)
Câu 79:
Cho hàm số \(y=x^3-x^2+1\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến với \((C)\) và song song với đường thẳng \(y=x\).
Ta có \(y'=f'(x)=3x^2-2x\).
Gọi \(M(a;b)\) là điểm tiếp xúc của \((C)\) và tiếp tuyến. Vì tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=x\) nên
\[ f'(a)=1\Leftrightarrow 3a^2-2a=1\Leftrightarrow 3a^2-2a-1=0\Leftrightarrow a=1;\,a=-\displaystyle\frac{1}{3}.\]
Với \(a=1\Rightarrow b=1\) hay \(M(1;1)\). Phương trình tiếp tuyến với \((C)\) tại \(M(1;1)\) là
\[y=1(x-1)+1\Leftrightarrow y=x \ \text{(loại vì trùng với} \ y=x).\]
Với \(a=-\displaystyle\frac{1}{2}\Rightarrow b=\displaystyle\frac{23}{27}\) hay \(M\left(-\displaystyle\frac{1}{3}; \displaystyle\frac{23}{27}\right)\). Phương trình tiếp tuyến với \((C)\) tại \(M\left(-\displaystyle\frac{1}{3}; \displaystyle\frac{23}{27}\right)\) là
\[y=1\left(x+\displaystyle\frac{1}{3}\right)+\displaystyle\frac{23}{27}\Leftrightarrow y=x+\displaystyle\frac{32}{27} \ \text{(nhận)}.\]
Vậy có một tiếp tuyến cần tìm là: \(y=x+\displaystyle\frac{32}{27}\).
Câu 80:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{x^7-x^2+1}{x^2+1}\) có đồ thị \((C)\). Tiếp tuyến với \((C)\) vuông góc với đường thẳng \(x+4y-1=0\) có hệ số góc bằng bao nhiêu?
Ta có \(x+4y-1=0\Leftrightarrow y=-\displaystyle\frac{1}{4}x+\displaystyle\frac{1}{4}\) \((d)\).
Gọi \(k\) là hệ số góc của tiếp tuyến với \((C)\) vuông góc với \(d\). Suy ra
\(k \cdot \left(-\displaystyle\frac{1}{4}\right)=-1\Leftrightarrow k=4\).
Vậy hệ số góc cần tìm \(k=4\).
Câu 81:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(f(x)=x^3-x^2+2\), biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=5x+5\).
\(f'(x)=3x^2-2x\). Gọi \(x_0\) là hoành độ tiếp điểm.
Vì tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=5x+5\) nên \(f'(x_0)=5 \Leftrightarrow 3x_0^2-2x_0=5 \Leftrightarrow \left[\begin{aligned}&x_0=-1 \\& x_0=\displaystyle\frac{5}{3}\end{aligned}\right. \)
Với \(x_0=-1 \Rightarrow y_0=0\), ta có pttt: \(y=5(x+1)=5x+5\) (loại).
Với \(x_0=\displaystyle\frac{5}{3} \Rightarrow y_0=\displaystyle\frac{104}{27}\), ta có pttt: \(y=5\left(x-\displaystyle\frac{5}{3}\right)+\displaystyle\frac{104}{27}=5x-\displaystyle\frac{121}{27}\).
Câu 82:
Cho hàm số \(y=\sqrt{3x-2}\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=\displaystyle\frac{3}{2}x+\displaystyle\frac{1}{2}\).
\(y'=\displaystyle\frac{3}{2\sqrt{3x-2}}\).
Gọi \(M(x_0; y_0)\) là tọa độ tiếp điểm. Khi đó hệ số góc tiếp tuyến là \(y'(x_0)=\displaystyle\frac{3}{2\sqrt{3x_0-2}}\).
Do tiếp tuyến song song với \(y=\displaystyle\frac{3}{2}x+\displaystyle\frac{1}{2}\) nên
\(y'(x_0)=\displaystyle\frac{3}{2\sqrt{3x_0-2}}=\displaystyle\frac{3}{2} \Leftrightarrow \sqrt{3x_0-2}=1 \Leftrightarrow x_0=1 \Rightarrow y_0=1.\)
Khi đó phương trình tiếp tuyến tại \(M(1;1)\) là
\(y=\displaystyle\frac{3}{2}(x-1)+1=\displaystyle\frac{3}{2}x-\displaystyle\frac{1}{2}.\)
Câu 83:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = \displaystyle\frac{2x - 3}{x + 1}\) song song với đường thẳng \(y = 5x + 17\).
Ta có \(y' = \displaystyle\frac{5}{(x + 1)^2}\). Gọi \((x_0;y_0)\) là tọa độ tiếp điểm. Do tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y = 5x + 17\) nên hệ số góc của tiếp tuyến là
\begin{align*}f'(x_0) = 5 \Rightarrow \displaystyle\frac{5}{(x_0 + 1)^2 } = 5 \Rightarrow x_0 &= 0;\, x_0 &= -2\end{align*}
Với \(x_0 = 0, y_0 = -3 \Rightarrow\) tiếp tuyến có phương trình là \(y = 5x - 3\).
Với \(x_0 = -2, y_0 = 7 \Rightarrow\) tiếp tuyến có phương trình là \(y = 5(x + 2) + 7 \Leftrightarrow 5x + 17\) (loại do trùng với đường thẳng đã cho).
Câu 84:
Cho \((C): y=\displaystyle\frac{3x-1}{x+1}\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) vuông góc với đường thẳng \(d: 4y+x+4=0.\)
Ta có: \(d: 4y+x+4=0\Leftrightarrow y=-\displaystyle\frac{1}{4}x-1.\)
Gọi \(x_0\) là hoành độ tiếp điểm, \((x_0 \ne -1).\)
Vì tiếp tuyến của \((C)\) vuông góc với đường thẳng \(d\) nên ta có:
\(f'(x_0) \cdot \displaystyle\frac{-1}{4} = -1 \Leftrightarrow \displaystyle\frac{4}{\left(x_0+1\right)^2 }= 4\Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=-2.\)
a)[+)] Với \(x_0=0 \Rightarrow y_0 = -1\). Ta có tiếp tuyến \(y=4x-1\).
a)[+)] Với \(x_0=-2 \Rightarrow y_0 = 7\). Ta có tiếp tuyến \(y=4x+15\).
Câu 85:
Cho hàm số \(y=x^3-5x^2+2\) có đồ thị \((C)\). Có bao nhiêu điểm \(M\) trên \((C)\) thỏa mãn tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(M\) vuông góc với đường thẳng \(y=\displaystyle\frac{1}{7}x-4\)?
Ta có: \(f'(x)=3x^2-10x\).
Theo đề, ta có: \((3x^2-10x)\cdot\displaystyle\frac{1}{7}=-1\Leftrightarrow 3x^2-10x+7=0\Leftrightarrow x=1;\,x=\frac{7}{3}\).
Vậy có hai điểm \(M\) thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Câu 86:
Nếu tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=-{x}^{2}-4x+3\) có hệ số góc bằng \(8\) thì hoành độ của tiếp điểm bằng bao nhiêu?
Áp dụng công thức tính đạo hàm \(y'=-2x-4\), ta có \(y'=8\) tính được \(x=-6\).
Câu 87:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-1}{x+1}\) \((C)\). Biết tiếp tuyến của \((C)\) vuông góc với đường thẳng \(x+3y+2=0\) tại tiếp điểm có hoành độ \(x_0\). Tính \(x_0\).
Ta có \(y=f(x)=\displaystyle\frac{2x-1}{x+1}\Rightarrow f'(x)=\displaystyle\frac{3}{(x+1)^2}\).
Gọi \(\Delta\) là tiếp tuyến của \((C)\) tại tiếp điểm có hoành độ \(x_0\), suy ra hệ số góc của \(\Delta\) là \(f'(x_0)\).
Đường thẳng \((d):x+3y+2=0\) có phương trình theo hệ số góc là \(y=-\displaystyle\frac{1}{3}x-\displaystyle\frac{2}{3}\).
Theo bài ra \(\Delta \perp d\) nên ta có: \(-f'(x_0)\cdot \displaystyle\frac{1}{3}=-1\Leftrightarrow \displaystyle\frac{1}{(x_0+1)^2}=1\Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=-2\).
Câu 88:
Cho hàm số \((C)\colon y=x^3-3x+2\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\), biết rằng hệ số góc của tiếp tuyến đó bằng \(9\).
Hàm số \(y=x^3-3x+2\) có tập xác định \(\mathbb{R}\), \(y'=3x^2-3\).
Giả sử tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) tiếp xúc với \((C)\) tại điểm \(M(x_0,y_0)\).
Khi đó theo bài ra tiếp tuyến có hệ số góc bằng \(9\) nên
\(3x_0^2-3=9 \Leftrightarrow x_0^2=4 \Leftrightarrow x_0=\pm 2.\)
Với \(x_0=2\), tiếp điểm \(M(2;4)\) nên phương trình tiếp tuyến tại \(M\) là \(y=9(x-2)+4 \Leftrightarrow y= 9x-14.\)
Với \(x_0=-2\), tiếp điểm \(M(-2;0)\) nên phương trình tiếp tuyến tại \(M\) là \(y=9(x+2)+0 \Leftrightarrow y= 9x+18.\)
Câu 89:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x+1}{x+2}\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \((d)\colon y=3x+2\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{3}{(x+2)^2}\).
Gọi \((x_0;y_0)\) là tọa độ tiếp điểm.
Tiếp tuyến song song với đường thẳng \((d)\colon y=3x+2\) nên tiếp tuyến có hệ số góc là \(3\). Suy ra \(y'(x_0)=3\Leftrightarrow \displaystyle\frac{3}{(x+2)^2}=3\Leftrightarrow (x+2)^2=1 \Leftrightarrow x=-1;\,x=-3.\)
\(x_0=-1\Rightarrow y(-1)=-1\).
Phương trình tiếp tuyến tại \((-1;-1)\) là \(y=3(x+1)-1\Leftrightarrow y=3x+2\) (loại).
\(x_0=-3\Rightarrow y(-3)=5\).
Phương trình tiếp tuyến tại \((-3;5)\) là \(y=3(x+3)+5\Leftrightarrow y=3x+14\) (nhận).
Câu 90:
Cho hàm số \(y = \displaystyle\frac{x^3}{3} + 3x^2 - 2\) có đồ thị là \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị \((C)\) biết tiếp tuyến có hệ số góc \(k = -9\).
Ta có \(y' = x^2 + 6x\).\\ Do phương trình tiếp tuyến có hệ số góc \(k = -9\) nên \(y' = -9 \Leftrightarrow x^2 + 6x = - 9 \Leftrightarrow x = -3\).
Vậy phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm có hoành độ \(x = - 3\) là
\(y = y'(-3)(x + 3) + y(-3) = -9(x + 3) + 16.\)
Câu 91:
Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+1}{x-1}\) song song với đường thẳng \(\Delta \colon 2x+y+1=0\).
\(y'=\displaystyle\frac{-2}{(x-1)^2}.\)
Phương trình tiếp tuyến với đồ thị tại điểm \(M\left(m;\displaystyle\frac{m+1}{m-1}\right)\) có dạng
\(y=\displaystyle\frac{-2}{(m-1)^2}(x-m)+\displaystyle\frac{m+1}{m-1}\Leftrightarrow \displaystyle\frac{2}{(m-1)^2}x+y-\displaystyle\frac{m^2+2m-1}{(m-1)^2}=0.\)
ycbt \(\Leftrightarrow \begin{cases}\displaystyle\frac{2}{(m-1)^2}=2\\-\displaystyle\frac{m^2+2m-1}{(m-1)^2}\ne 1\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}m=0;\, m=2\\ -\displaystyle\frac{m^2+2m-1}{(m-1)^2}\ne 1\end{cases}\Leftrightarrow m=2\).
Vậy phương trình tiếp tuyến là \(2x+y-7=0\).
Câu 92:
Cho hàm số \(y=x^3-6x^2+9x\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) song song với đường thẳng \(y=9x\).
Ta có \(y'=3x^2-12x+9\).
Lấy điểm \(M(m; m^3-6m^2+9m)\) thuộc \((C)\).
Tiếp tuyến của \((C)\) tại \(M\) có phương trình \(\Delta \colon y=y'(m)(x-m)+m^3-6m^2+9m\).
Đường thẳng \(\Delta\) song song với đường thẳng \(y=9x\) nên suy ra \(y'(m)=9\).
Ta có \(y'(m)=9 \Leftrightarrow 3m^2-12m+9=9 \Leftrightarrow m=0;\,m=4.\)
Với \(m=0\) suy ra \(\Delta \colon y=9x\) (loại).
Với \(m=4\) suy ra \(\begin{aligned}\Delta \colon & y=9(x-4)+4\\ \Leftrightarrow \quad &y =9x-32 \quad \text{(thỏa mãn).}\end{aligned}\)
Câu 93:
Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+1}{x-1}\) biết rằng tiếp tuyến song song với đường thẳng \(\Delta\colon 2x+y+1=0\).
Gọi \(M(x,y)\) là tiếp điểm. Ta có \(\Delta\colon y=-2x-1\).
Ta có tiếp tuyến tại \(M\) song song với \(\Delta\) nên \(y'=-2\Leftrightarrow \displaystyle\frac{-2}{(x-1)^2}=-2\Leftrightarrow x-1=1;\,x-1=-1\Leftrightarrow x=2;\,x=0.\)
Với \(x=2\Rightarrow y=3\). Tiếp tuyến có phương trình là \(y=-2(x-2)+3=-2x+7\) (nhận).
Với \(x=0\Rightarrow y=-1\). Tiếp tuyến có phương trình là \(y=-2x-1\) (loại).
Câu 94:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x+1}{x-1}\) song song với đường thẳng \(3x+y-11=0\).
Tập xác định \(\mathscr{D}=\mathbb{R}\setminus\{1\}\).
Ta có \(3x+y-11=0\Leftrightarrow y=-3x+11\) nên hệ số góc là \(k=-3\). Do tiếp tuyến song song với đường thẳng \(3x+y-11=0\) nên hệ số góc tiếp tuyến bằng \(-3\) hay
\begin{eqnarray*}y'=-3 & \Leftrightarrow & \displaystyle\frac{-3}{(x-1)^2}=-3\\ &\Leftrightarrow & (x-1)^2=1\\& \Leftrightarrow & x-1=1;\, x-1=-1\\& \Leftrightarrow & x=2;\, &x=0.\end{eqnarray*}
Với \(x=2\) thì \(y=5\) khi đó phương trình tiếp tuyến là \(y=-3(x-2)+5\Leftrightarrow y=-3x+11\) (loại).
Với \(x=0\) thì \(y=-1\) khi đó phương trình tiếp tuyến là \(y=-3x-1\).
Vậy phương trình tiếp tuyến là \(y=-3x-1\).
Câu 95:
Tìm tất cả các phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) của hàm số \(y= \displaystyle\frac{2x-1}{x+1}\) biết tiếp
tuyến song song với đường thẳng \(y=3x+2\).
\(y'=\displaystyle\frac{3}{(x+1)^2}\).
Gọi \((x_0;y_0)\) là tọa độ tiếp điểm của tiếp tuyến.
Vì tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=3x+2\) ta có
\(y'(x_0)=3 \Leftrightarrow \displaystyle\frac{3}{(x_0+1)^2}=3 \Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=-2.\)
Với \(x_0=0 \Rightarrow y_0=-1 \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến: \(y=3(x-0)-1 \Leftrightarrow y=3x-1\).
Với \(x_0=-2 \Rightarrow y_0=5 \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến: \(y=3(x+2)+5 \Leftrightarrow y=3x+11\).
Câu 96:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{-x+1}{x+2}\) có đồ thị \((C)\). Gọi \(d\) là tiếp tuyến của \((C)\) biết \(d\) song song với đường thẳng \(y=-3x-1\). Phương trình đường thẳng \(d\) có dạng \(y=ax+b\) với \(a,b \in \mathbb{Z}\). Tính \(S=a^3-b^2\).
{ Trên đồ thị \((C)\) lấy điểm \(M(x_0;y_0)\). Tiếp tuyến \(d\) của đồ thị \((C)\) tại điểm \(M\) có hệ số góc là \(k=y'(x_0)= \displaystyle\frac{-3}{(x_0+2)^2}\).
Do \(d\) song song với đường thẳng \(y=-3x-1 \Rightarrow k=-3 \Leftrightarrow (x_0+2)^2=1 \Leftrightarrow x_0=-3;\,x_0=-1.\)
Với \(x_0=-1 \Rightarrow y_0 =2\), suy ra \(d\) có phương trình là \(y=-3(x+1)+2 \Leftrightarrow y=-3x-1\), (loại) vì \(d\) trùng với đường thẳng \(y=-3x-1.\)
Với \(x_0=-3 \Rightarrow y_0=-4\), suy ra \(d\) có phương trình là \(y=-3(x+3)-4 \Leftrightarrow y=-3x-13\) (thỏa mãn).
Từ đó ta có \(a=-3; b=-13\Rightarrow S=a^3-b^2 =-196\)
Câu 97:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{-x+2}{x-1}\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\), biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=-x+2\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm. Tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=-x+2\) khi và chỉ khi \(y'(x_0)=-1 \Leftrightarrow -\displaystyle\frac{1}{(x_0-1)^2}=-1 \Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=2.\)
+) Với \(x_0=0\) thì \(y_0=-2\) ta có phương trình tiếp tuyến \(y=-x-2\).
+) Với \(x_0=2\) thì \(y_0=0\) ta có phương trình tiếp tuyến \(y=-x+2\) (loại).
Vậy \(y=-x-2\) là phương trình tiếp tuyến cần tìm.
Câu 98:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x-1}{x-2}\) song song với đường thẳng \(y=-3x+2\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-3}{(x-2)^2}\). Từ giả thiết ta có \(\displaystyle\frac{-3}{(x-2)^2}=-3 \Leftrightarrow (x-1)^2=1 \Leftrightarrow x=3 \Rightarrow y=5;\,x=1 \Rightarrow y=-1.\)
Vậy tiếp tuyến cần tìm là \(y=-3x+14;\,y=-3x+2.\)
Câu 99:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3+3x^2-2x-1\) và song song với đường thẳng \(2x+y-3=0\).
Gọi \(M(x_0; y_0)\) là tiếp điểm.
Ta có \(y'=3x^2+6x-2\).
Hệ số góc của tiếp tuyến tại \(M\) là \(k=y'\left(x_0\right)=3x_0^2+6x_0-2\).
Đường thẳng \(2x+y-3=0\) có hệ số góc là \(-2\).
Tiếp tuyến tại \(M\) song song với đường thẳng \(2x+y-3=0\) nên
\[3x_0^2+6x_0-2=-2\Leftrightarrow3x_0^2+6x_0=0\Leftrightarrow x_0=0\\ &x_0=-2. \]
Với \(x_0=0\) thì \(y_0=-1\). Suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=-2x-1\Leftrightarrow 2x+y+1=0\).
Với \(x_0=-2\) thì \(y_0=7\). Suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=-2(x+2)+7\Leftrightarrow 2x+y-3=0\).
Đường thẳng này trùng với đường thẳng đề bài cho nên không thỏa mãn bài toán.
Vậy, tiếp tuyến của đồ thị hàm số và song song với đường thẳng \(2x+y-3=0\) có phương trình là \(2x+y+1=0\).
Câu 100:
Tìm điểm \(M\) có hoành độ âm trên đồ thị \((C)\colon y=\displaystyle\frac{1}{3}x^3-x+\displaystyle\frac{2}{3}\) sao cho tiếp tuyến tại \(M\) vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{3}x+\displaystyle\frac{2}{3}\).
Ta có \(y'=x^2-1\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là hoành độ tiếp điểm. Do tiếp tuyến tại \(M\) vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{3}x+\displaystyle\frac{2}{3}\) nên ta có \(y'(x_0)=3\Leftrightarrow x_0^2-1=3\Leftrightarrow x_0=-2;\,x_0=2.\)
Do \(x_0<0\) nên \(x_0=-2\Rightarrow M(-2;0).\)
Câu 101:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) có đồ thị \((C)\). Tìm số tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) song song với đường thẳng \(y=9x+7\).
Ta có \(y'=3x^2-6x\).
Vì tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=9x+7\) nên hệ số góc của nó là \(k=9\).
Nên \(y'=k \Leftrightarrow 3x^2-6x=9 \Leftrightarrow x=3;\,x=-1.\)
Với \(x=3\) ta có \(y(3)=2\) suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=9(x-3)+2=9x-25\) (thỏa mãn).
Với \(x=-1\) ta có \(y(-1)=-2\) suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=9(x+1)-2=9x+7\) (loại).
Vậy có một tiếp tuyến thỏa mãn.
Câu 102:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x+1}{x-1}\) song song với đường thẳng \(\Delta \colon y=-2x-1\).
Ta có \(y' = \displaystyle\frac{-2}{(x-1)^2}\).
Gọi \(M(x_{0};y_{0})\) là tiếp điểm, do tiếp tuyến tại \(M\) song song với \(\Delta \colon y=-2x-1\)
\(\Rightarrow \displaystyle\frac{-2}{(x_{0}-1)^2} = -2 \Leftrightarrow (x_{0}-1)^{2}=1 \Leftrightarrow x_{0}=2 \\ & x_{0} = 0.\)
Với \(x_{0}=2\) suy ra phương trình tiếp tuyến \(y=-2(x-2)+3\Leftrightarrow y=-2x+7\) (nhận).
Với \(x_{0}=0\) suy ra phương trình tiếp tuyến \(y=-2(x-0)-1 \Leftrightarrow y=-2x-1\) (loại do trùng với đường thẳng \(\Delta\)).
Câu 103:
Tìm điểm \(M\) trên đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x-3}{x+1}\) có đồ thị \((\mathcal{C})\), biết tiếp tuyến của đồ thị \((\mathcal{C})\) tại \(M\) song song với đường thẳng \(y=4x-3\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{4}{{(x+1)}^2}\).
Do \(M\in(\mathcal{C})\colon y=\displaystyle\frac{x-3}{x+1}\) nên \(M\left(m;\displaystyle\frac{m-3}{m+1}\right)\).
Vì tiếp tuyến của đồ thị \((\mathcal{C})\) tại \(M\) song song với đường thẳng \(y=4x-3\) nên ta có
\begin{eqnarray*}&&y'(m)=4\\&\Leftrightarrow&\displaystyle\frac{4}{(m+1)^2}=4\\&\Leftrightarrow&(m+1)^2=1\\&\Leftrightarrow& m+1=1;\, m+1=-1\\& \Leftrightarrow& m=0;\, m=-2.\end{eqnarray*}
Với \(m=0\Rightarrow M\left(0;-3\right)\);
phương trình tiếp tuyến là \(y=4x-3\) (loại).
Với \(m=-2\Rightarrow M\left(-2;5\right)\); phương trình tiếp tuyến là \(y=4x+13\) (nhận).
Vậy \(M\left(-2;5\right)\).
Câu 104:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y = \displaystyle\frac{x^3}{3} - 2x^2 + 3x + 1\) song song với đường thẳng \(y = 3x + 1\).
Gọi \(\mathscr{(C)}\) là đồ thị của hàm số \(y = \displaystyle\frac{x^3}{3} - 2x^2 + 3x + 1\).
Vì tiếp tuyến của \(\mathscr{(C)}\) song song với đường thẳng \(y = 3x + 1\) nên tiếp tuyến của \(\mathscr{(C)}\) có hệ số góc \(k = 3\).
Gọi \((x_0; y_0)\) là tiếp điểm, ta có \(y'(x_0) = k \Leftrightarrow x_0^2 - 4x_0 + 3 = 3 \Leftrightarrow x_0 = 0 \Rightarrow y_0 = 1 ;\,x_0 = 4 \Rightarrow y_0 = \displaystyle\frac{7}{3}.\)
Phương trình tiếp tuyến của \(\mathscr{(C)}\) tại điểm \((0; 1)\) là \(y = 3(x - 0) + 1 = 3x + 1\).
Phương trình tiếp tuyến của \(\mathscr{(C)}\) tại điểm \(\left(4; \displaystyle\frac{7}{3}\right)\) là \(y = 3(x - 4) + \displaystyle\frac{7}{3} = 3x - \displaystyle\frac{29}{3}\).
Vậy có một tiếp tuyến của \(\mathscr{(C)}\) song song với đường thẳng \(y = 3x + 1\) là đường thẳng \(y = 3x - \displaystyle\frac{29}{3}\).
Câu 105:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2.\) Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=9x+7.\)
Gọi \(M\left(x_0;{{y}_0} \right)\) là tọa độ tiếp điểm.
Ta tính được \(k=y'(x_0)=3x_0^2-6x_0\).
Do tiếp tuyến song song với đường thẳng \(y=9x+7\) nên có \(k=9\Leftrightarrow 3x_0^2-6x_0=9\Leftrightarrow x_0=-1 \\ & x_0=3.\)
Với \(x_0=-1\), ta có \(\begin{cases}y_0=-2 \\ k=9.\end{cases}\)
Suy ra phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=9x+7\) (loại).
Với \(x_0=3\) thì \(\begin{cases} y_0=2 \\ k=9\end{cases}\). Phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=9x-25\).
Câu 106:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2.\) Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{45}x.\)
Gọi \(M\left(x_0;{{y}_0} \right)\) là tọa độ tiếp điểm.
Ta tính được \(k=y'(x_0)=3x_0^2-6x_0\).
Do tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{45}x\) nên ta có
\(k \cdot \left(-\displaystyle\frac{1}{45} \right)=-1\Leftrightarrow k=45\Leftrightarrow 3x_0^2-6x_0=45\Leftrightarrow x_0=5 ;\,x_0=-3.\)
Với \(x_0=5\), ta có \(\begin{cases}y_0=52 \\ k=45\end{cases} \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=45x-173\).
Với \(x_0=-3\), ta có \(\begin{cases}y_0=-52 \\ k=45\end{cases} \Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=45x+83\).
Câu 107:
Viết phương trình tiếp tuyến của đường cong \(y=\displaystyle\frac{1}{x}\) biết hệ số góc của tiếp tuyến bằng \(-\displaystyle\frac{1}{4}\).
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là tọa độ tiếp điểm.
Ta tính được \(k=y'\left(x_0 \right)=-\displaystyle\frac{1}{x_0^2}\).
Theo giả thiết ta có \(k=-\displaystyle\frac{1}{4}\Leftrightarrow -\displaystyle\frac{1}{x_0^2}=-\displaystyle\frac{1}{4}\Leftrightarrow x_0^2=4\Leftrightarrow x_0=\pm 2.\)
Với \(x_0=2\), ta có \(y_0=\displaystyle\frac{1}{2}\)
nên phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=-\displaystyle\frac{1}{4}\left(x-2 \right)+\displaystyle\frac{1}{2}\Leftrightarrow x+4y-4=0\).
Với \(x_0=-2\), ta có \(y_0=-\displaystyle\frac{1}{2}\) nên phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=-\displaystyle\frac{1}{4}\left(x+2 \right)-\displaystyle\frac{1}{2}\Leftrightarrow x+4y+4=0.\)
Câu 108:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3\), biết tiếp tuyến có hệ số góc bằng \(12\).
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là điểm thuộc đồ thị hàm số.
Đạo hàm \(y'=3x^2\Rightarrow k=y'\left(x_0\right)=3x_0^2=12\Leftrightarrow x_0=\pm 2.\)
Với \(x_0=-2\Rightarrow y_0=-8\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=12\left(x+2\right)-8=12x+16.\)
Với \(x_0=2\Rightarrow y_0=8\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=12\left(x-2\right)+8=12x-16.\)
Câu 109:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-6x^2+9x\), biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(d:y=9x.\)
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là điểm thuộc đồ thị hàm số.
Đạo hàm \(y'=3x^2-12x+9\Rightarrow k=y'\left(x_0\right)=3x_0^2-12x_0+9.\)
Do tiếp tuyến song song với \(d:y=9x+1\) nên \(k=9\Leftrightarrow 3x_0^2-12x_0+9=9\Leftrightarrow x_0=0 ;\, x_0=4.\)
Với \(x_0=0\Rightarrow y_0=0\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=9x\) (loại).
Với \(x_0=4\Rightarrow y_0=4\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=9\left(x-4\right)+4=9x-32.\)
Câu 110:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^4+x\), biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(d\colon x+5y=0\).
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là điểm thuộc đồ thị hàm số.
Đạo hàm \(y'=4x^3+1\Rightarrow k=y'\left(x_0\right)=4x_0^3+1\).
Đường thẳng \(d\colon y=-\displaystyle\frac{1}{5}x\) có hệ số góc là \(k_1=-\displaystyle\frac{1}{5}.\)
Theo giả thiết ta có \(k_1k_2=-1\Leftrightarrow-\displaystyle\frac{1}{5}k_2=-1\Leftrightarrow k_2=5\Rightarrow 4x_0^3+1=5\Leftrightarrow x_0=1.\)
Với \(x_0=1\Rightarrow y_0=2\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến \(y=5\left(x-1\right)+2=5x-3\).
Câu 111:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+2\). Viết tất cả các phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số biết tiếp tuyến vuông góc với đường thẳng \(x+45y=0\).
Hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) xác định trên \(\mathbb{R}\), có \(y'=3x^2-6x\).
Đường thẳng \(d\colon x+45y=0 \Leftrightarrow y=-\displaystyle\frac{1}{45}x\) có hệ số góc \(k_1=-\displaystyle\frac{1}{45}\).
Giả sử tiếp tuyến cần tìm tiếp xúc với đồ thị hàm số tại điểm \(M\left(x_0;y_0\right)\). Khi đó hệ số góc của tiếp tuyến là \(k=y'(x_0) = 3x_0^2-6x_0\).
Tiếp tuyến cần tìm vuông góc với đường thẳng \(d\) nên
\[k\cdot k_1=-1 \Leftrightarrow 3x_0^2-6x_0=45 \Leftrightarrow x_0^2-2x_0-15=0 \Leftrightarrow x_0=-3;\,x_0=5.\]
Với \(x_0=-3\), \(y_0=-52\), \(k=45\). Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(-3;-52)\) là \(y=45(x+3)-52 = 45x+83\).
Với \(x_0=5\), \(y_0=52\), \(k=45\). Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(5;52)\) là \(y=45(x-5)+52 = 45x-173\).
Câu 112:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{-x-3}{-x+1}\) có đồ thị \((C)\). Tiếp tuyến của \((C)\) song song với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{4} x-\displaystyle\frac{3}{4}\) có phương trình \(y=ax+b\). Tính \(ab\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tọa độ tiếp điểm của tiếp tuyến với đồ thị \((C)\).
Đạo hàm \(y'=\displaystyle\frac{-4}{(-x+1)^2}\).
Do tiếp tuyến của \((C)\) song song với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{4} x-\displaystyle\frac{3}{4}\) nên hệ số góc của tiếp tuyến là
\[y'(x_0)=-\displaystyle\frac{1}{4}\Leftrightarrow \displaystyle\frac{-4}{(-x_0+1)^2}=-\displaystyle\frac{1}{4}\Leftrightarrow (-x_0+1)^2=16\Leftrightarrow -x_0+1=4;\,-x_0+1=-4\Leftrightarrow x_0=-3;\,x_0=5.\]
Với \(x_0=-3\), ta có \(y_0=0\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(-3;0)\) là
\[y=-\displaystyle\frac{1}{4}(x+3)+0\Leftrightarrow y=-\displaystyle\frac{1}{4}x-\displaystyle\frac{3}{4}. \quad \text{(Loại)}\]
Với \(x_0=5\), ta có \(y_0=2\).
Phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số tại điểm \(M(5;2)\) là
\[y=-\displaystyle\frac{1}{4}(x-5)+2\Leftrightarrow y=-\displaystyle\frac{1}{4}x+\displaystyle\frac{13}{4}. \quad \text{(Nhận)}\]
Vậy \(ab=-\displaystyle\frac{1}{4}\cdot \displaystyle\frac{13}{4}=-\displaystyle\frac{13}{16}\).
Câu 113:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-x^2-2x+1\) song song với đường thẳng \(2x+y-1=0\).
Với \(x \in \mathbb{R}\), ta có \(y'=3x^2-2x-2\). Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Vì tiếp tuyến tại \(M\) song song với đường thẳng \(\Delta \colon 2x+y-1=0 \Leftrightarrow y=-2x+1\) nên hệ số góc của tiếp tuyến là \(y'(x_0)=-2\). Suy ra
\(3x_0^2-2x_0-2=-2 \Leftrightarrow x_0=0;\, x_0=\displaystyle\frac{2}{3}.\)
Với \(x_0 =0 \Rightarrow y_0=1\), phương trình tiếp tuyến là \(y=-2(x-0)+1=-2x+1\) (loại do trùng \(\Delta\)).
Với \(x_0 =\displaystyle\frac{2}{3} \Rightarrow y_0=-\displaystyle\frac{13}{27}\), phương trình tiếp tuyến là \(y=-2\left(x-\displaystyle\frac{2}{3}\right)-\displaystyle\frac{13}{27}=-2x+\displaystyle\frac{23}{27}\) (nhận).
Vậy có \(1\) tiếp tuyến cần tìm.
Câu 114:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{1}{3} x^3-3x\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) vuông góc với đường thẳng \(d\colon x+y+2=0\).
Ta có \(y'=x^2-3\).
Ta có \(d\colon x+y+2=0\Leftrightarrow y=-x-2\).
Gọi tiếp điểm của tiếp tuyến cần tìm là \(A\left(x_0;\displaystyle\frac{1}{3} x_0^3-3x_0\right)\).
Khi đó tiếp tuyến của \((C)\) tại \(A\) là
\(\Delta \colon y=y'\left(x_0\right)\left(x-x_0\right)+\displaystyle\frac{1}{3} x_0^3-3x_0\).
Để \(d\perp \Delta\) thì
\[y'\left(x_0\right)\cdot(-1)=-1\Leftrightarrow \left(x_0^2-3\right)\cdot (-1)=-1\Leftrightarrow x_0=\pm 2.\]
Với \(x_0=2\) suy ra \(A\left(2;-\displaystyle\frac{10}{3}\right)\) suy ra \(\Delta\colon y=(x-2)-\displaystyle\frac{10}{3}\) hay \(y=x-\displaystyle\frac{16}{3}\).
Với \(x_0=-2\) suy ra \(A\left(-2;\displaystyle\frac{10}{3}\right)\) suy ra \(\Delta\colon y=(x+2)+\displaystyle\frac{10}{3}\) hay \(y=x+\displaystyle\frac{16}{3}\).
Vậy có hai tiếp tuyến cần tìm là \(y=x-\displaystyle\frac{16}{3};\,y=x+\displaystyle\frac{16}{3}.\)
Câu 115:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^4+x\), biết tiếp tuyến đó vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{5}x+2\).
Ta có, hệ số góc của tiếp tuyến là \(k=-\displaystyle\frac{1}{-\tfrac{1}{5}}=5\).
Hoành độ tiếp điểm là nghiệm của phương trình \(y'(x_0)=k=5\Leftrightarrow 4x_0^3+1=5\Leftrightarrow x_0=1\), suy ra \(y_0=2\).
Phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số \(y=x^4+x\), vuông góc với đường thẳng \(y=-\displaystyle\frac{1}{5}x+2\) là
\[y-2=5(x-1)\Leftrightarrow y=5x-3.\]
Câu 116:
Cho hàm số \(y=f(x)=x^3-3x\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) biết tiếp tuyến song song với đường thẳng có phương trình \(y=9x+16\).
Ta có \(y'=3x^2-3\).
Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Ta có hệ số góc tiếp tuyến là \(k=f'(x_0)=3x_0^2-3\).
Hệ số góc của \(d\colon y=9x+16\) là \(k_d=9\).
Vì tiếp tuyến song song với \(d\) nên \(k=k_d\Leftrightarrow 3x_0^2-3=9\Leftrightarrow x_0=2;\,x_0=-2.\)
Với \(x_0=2\Rightarrow y_0=2\) suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=9(x-2)+2=9x-16\).
Với \(x_0=-2\Rightarrow y_0=-2\) suy ra phương trình tiếp tuyến là \(y=9(x+2)-2=9x+16\) (loại vì trùng với \(d\)).
Câu 117:
Cho hàm số \(y=x^3 - 3x^2 + 2\). Viết phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số đi qua điểm \(A(1;0)\).
\(y=x^3-3x^2+2\Rightarrow y'=3x^2-6x\).
Gọi \(M(x_0;x_0^3-3x_0^2+2)\) thuộc đồ thị hàm số. Phương trình tiếp tuyến tại \(M\) là
\begin{align*}\Delta \colon y=\left(3x_0^2-6x_0\right)\left(x-x_0\right)+x_0^3-3x_0^2+2\Leftrightarrow y=(3x_0^2-6x_0)x-2x_0^3+3x_0^2+2.\end{align*}
Tiếp tuyến đi qua điểm \(A(1;0)\) khi
\(0=3x_0^2-6x_0-2x_0^3+3x_0^2+2\Leftrightarrow 2x_0^3-6x_0^2+6x_0-2=0\Leftrightarrow x_0=1\).
Khi đó \(\Delta \colon y=-3x+3\).
Câu 118:
Cho đồ thị hàm số \((C)\colon y=-x^{3}+3x+2\). Tìm hoành độ các tiếp điểm của các tiếp tuyến của đồ thị hàm số \((C)\) đi qua điểm \(A(3;0)\).
Ta có \(y'=-3x^{2}+3\).
Gọi tọa độ tiếp điểm là \((a;-a^{3}+3a+2)\)
\(\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến có dạng \(y=(-3a^2+3)(x-a)-a^{3}+3a+2\).
Vì tiếp tuyến đi qua điểm \(A(3;0)\) nên
\((-3a^2+3)(3-a)-a^{3}+3a+2=0\Leftrightarrow a=-1\\ &a=\displaystyle\frac{11\pm\sqrt{33}}{4}\)
\(\Rightarrow\) có \(3\) tiếp tuyến của đồ thị hàm số được kẻ từ điểm \(A(3;0)\).
Câu 119:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x+1}{x-1}\) đi qua điểm \(A(1;8)\).
Với \(x\ne 1\), ta có \(y'=\displaystyle\frac{-3}{(x-1)^2}\). Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Khi đó, phương trình tiếp tuyến tại \(M\) là \(y=\displaystyle\frac{-3}{(x_0-1)^2}(x-x_0)+ \displaystyle\frac{2x_0+1}{x_0-1}\).
Theo giả thiết, tiếp tuyến này đi qua \(A(1;8)\) nên
\begin{eqnarray*}&& \displaystyle\frac{-3}{(x_0-1)^2}(1-x_0)+\displaystyle\frac{2x_0+1}{x_0-1}=8 \\& \Leftrightarrow & \displaystyle\frac{-3}{1-x_0}-\displaystyle\frac{2x_0+1}{1-x_0}=8\\& \Leftrightarrow & -3-(2x_0+1)=8(1-x_0) ~(\text{điều kiện }x_0\ne 1)\\& \Leftrightarrow & 6x_0=12 \Leftrightarrow x_0=2 ~(\text{nhận}).\end{eqnarray*}
Vậy phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=-3x+11\).
Câu 120:
Cho hàm số \(y=x^3-5x^2+2\) có đồ thị \((C)\). Viết phương trình tiếp tuyến của \((C)\) đi qua điểm \(A(1 ; 2)\).
Ta có \(y=3x^2-10x\).
Gọi tiếp điểm của tiếp tuyến cần tìm là \(M\left(x_0;x_0^3-5x_0^2+2\right)\).
Khi đó tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) tại điểm \(M\) là
\[y=y'\left(x_0\right)\left(x-x_0\right)+x_0^3-5x_0^2+2\Leftrightarrow y=\left(3x_0^2-10x_0\right)\left(x-x_0\right)+x_0^3-5x_0^2+2.\]
Vì tiếp tuyến đó đi qua \(A(1;2)\) nên ta có
\[2=\left(3x_0^2-10x_0\right)\left(1-x_0\right)+x_0^3-5x_0^2+2\Leftrightarrow 2x_0^3-8x_0^2+10x_0=0\Leftrightarrow x_0=0.\]
Khi đó \(M(0;2)\) và tiếp tuyến tại \(M\) có phương trình \(y=2\).
Vậy có một tiếp tuyến thỏa mãn bài toán.
Câu 121:
Cho \((C)\colon y=3x-4x^2\). Có bao nhiêu tiếp tuyến của \((C)\) đi qua điểm \(M(1;3)?\)
Gọi \(x_0\) là hoành độ tiếp điểm. Tiếp tuyến của \((C)\) tại điểm \(x_0\) có dạng
\(y=(3-8x_0)(x-x_0)+3x_0-4x_0^2.\)
Tiếp tuyến đi qua điểm \(M(1;3)\) nên ta có
\(3=(3-8x_0)(1-x_0)+3x_0-4x_0^2 \Leftrightarrow x_0=0;\, x_0=2.\)
Vậy có 2 tiếp tuyến của \((C)\) đi qua điểm \(M(1;3).\)
Câu 122:
Cho hàm số \(y=3x-4x^3\) có đồ thị \((C)\). Từ điểm \(M(1;3)\) có thể kẻ được bao nhiêu tiếp tuyến với \((C)\)?
Ta có \(y'=3-12x^2\). Phương trình tiếp tuyến tại tiếp điểm \(A(x_0;y_0)\) là \(y=y'(x_0)(x-x_0)+y_0\).
Do tiếp tuyến đi qua \(M(1;3)\) nên
\begin{eqnarray*}&&3=(3-12x_0^2)(1-x_0)+3x_0-4x_0^3\\&\Leftrightarrow& 8x_0^3-12x_0^2=0\\&\Leftrightarrow& x_0=0;\, x_0=\displaystyle\frac{2}{3}\end{eqnarray*}
Vậy từ \(M\) kẻ được \(2\) tiếp tuyến đến \((C)\).
Câu 123:
Từ điểm \(M(-1;-9)\) có thể kẻ được bao nhiêu tiếp tuyến đến đồ thị hàm số \(y=4x^3-6x^2+1\)?
\(y'=12x^2-12x\).
Gọi \(A(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Phương trình tiếp tuyến tại \(A\) là
\(y=12(x_0^2-x_0)(x-x_0)+4x_0^3-6x_0^2+1\).
Do tiếp tuyến đi qua \(M(-1;-9)\) nên
\(-9=12(x_0^2-x_0)(-1-x_0)+4x_0^3-6x_0^2+1 \Leftrightarrow -8x_0^3-6x_0^2+12x_0+10=0 \Leftrightarrow x_0=-1;\,x_0=\displaystyle\frac{5}{4}.\)
Suy ra có hai tiếp tuyến.
Câu 124:
Có bao nhiêu tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-3x^2+2\) đi qua điểm \(A(3;2)\)?
Xét điểm \(M(x_0;x_0^3-3x_0^2+2)\) thuộc đồ thị hàm số.
Phương trình tiếp tuyến tại điểm \(M\) có dạng
\(y=(3x_0^2-6x_0)(x-x_0)+x_0^3-3x_0^2+2.\)
Tiếp tuyến này qua \(A(3;2)\) khi và chỉ khi
\begin{align*}&2=(3x_0^2-6x_0)(3-x_0)+x_0^3-3x_0^2+2\\\Leftrightarrow\ &-2x_0^3+12x_0^2-18x_0=0\Leftrightarrow x_0=0\\ &x_0=3.\end{align*}
Vậy có hai tiếp tuyến đi qua \(A\) là \(y=2\) và \(y=9x-25\).
Câu 125:
Cho hàm số \((C)\colon y=\displaystyle\frac{2x+1}{x-1}\), \(d\) là tiếp tuyến của \((C)\). Biết rằng \(d\) cắt các trục \(Ox\), \(Oy\) lần lượt tại các điểm \(A\), \(B\) phân biệt và \(OA=2OB\). Tính hệ số góc của \(d\).
Ta có hệ số góc tiếp tuyến \(k=\pm \tan \alpha =\pm \displaystyle\frac{OB}{OA}=\pm \displaystyle\frac{1}{2}\).
Mà \(f'\left(x_0\right)=-\displaystyle\frac{3}{(x-1)^2}<0, \forall x\neq 1\), nên \(k=-\displaystyle\frac{1}{2}\).
Câu 126:
Trong các tiếp tuyến tại điểm trên đồ thị hàm số \(y=x^3-3x^2+9x-5\), tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất bằng bao nhiêu?
Ta có \(y'=3x^2-6x+9=3(x-1)^2+6\geq 6\), \(\forall x\in\mathbb{R}\).
Vậy trong tất cả các tiếp tuyến tại một điểm trên đồ thị thì tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất là \(k=6\).
Câu 127:
Trong các tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=x^3-3 x^2+1\), tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất bằng bao nhiêu?
Với \(x \in \mathbb{R}\), ta có \(y'=3x^2-6x\). Gọi \(M(x_0;y_0)\) là tiếp điểm.
Khi đó hệ số góc của tiếp tuyến tại \(M\) là \(y'(x_0)=3x_0^2-6x_0\geq -3\).
Vậy tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất bằng \(-3\).
Câu 128:
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x}{x+1}\) cắt hai trục tọa độ \(Ox\), \(Oy\) tại hai điểm phân biệt \(A\), \(B\) sao cho tam giác \(OAB\) cân. Tính diện tích tam giác \(OAB\).
Tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=\displaystyle\frac{x}{x+1}\) cắt hai trục tọa độ \(Ox\), \(Oy\) tại hai điểm phân biệt \(A\), \(B\) sao cho tam giác \(OAB\) cân nên có hệ số góc \(k=1\) hoặc \(k=-1\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{1}{(x+1)^2}>0\, \forall x\ne -1\) nên suy ra hệ số góc tiếp tuyến \(k=1\).
Hoành độ tiếp điểm là nghiệm của phương trình
\(y'=1\Leftrightarrow \displaystyle\frac{1}{(x+1)^2}=1\Leftrightarrow x=0;\,x=-2.\)
Với \(x=0\) thì \(y=0\). Phương trình tiếp tuyến là \(y=x\) đi qua gốc tọa độ nên không thỏa mãn.
Với \(x=-2\) thì \(y=2\). Phương trình tiếp tuyến là \(y=x+4\), tiếp tuyến này cắt các trục \(Ox\), \(Oy\) lần lượt tại \(A(-4;0)\), \(B(0;4)\).
Diện tích tam giác \(OAB\) là \(S=\displaystyle\frac{1}{2}\cdot OA\cdot OB=\displaystyle\frac{1}{2}\cdot 4\cdot 4=8\).
Câu 129:
Cho hàm số \(y=x^3-3x^2+6x+5.\) Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số có hệ số góc nhỏ nhất.
Ta có \(y'=3x^2-6x+6=3(x-1)^2+3\ge 3, \forall x\in \Bbb{R}.\)
Suy ra tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất là bằng \(3\) khi \(x=1.\)
Mặt khác \(y(1)=9\Rightarrow\) phương trình tiếp tuyến cần tìm là \(y=3(x-1)+9\) hay \(y=3x+6.\)
Câu 130:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x}{x-2}\) (\(C\)). Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị \((C)\) cắt các trục \(Ox\), \(Oy\) lần lượt tại \(A\) và \(B\) sao cho \(AB=\sqrt{2}OA\).
Ta có \(y'=\displaystyle\frac{-4}{(x-2)^2}\).
Giả sử đường thẳng \(\Delta\) tiếp xúc với đồ thị hàm số \((C)\) tại điểm \(M(x_0;y_0)\), suy ra
\(\Delta\colon y=\displaystyle\frac{-4}{(x_0-2)^2}(x-x_0)+\displaystyle\frac{2x_0}{x_0-2}\).
Giả sử \(\Delta\) giao các trục \(Ox\), \(Oy\) tại lần lượt \(A\), \(B\) thỏa mãn \(AB=\sqrt{2}OA\). Do tam giác \(OAB\) vuông tại \(O\) nên \(\widehat{BAO}=45^\circ\), suy ra \(\Delta\) có hệ số góc \(k=\pm 1\).
- Với \(k=1\), suy ra \(\displaystyle\frac{-4}{(x_0-2)^2}=1\) (vô lí).
- Với \(k=-1\), suy ra \(\displaystyle\frac{-4}{(x_0-2)^2}=-1 \Leftrightarrow x_0=0;\,x_0=4.\)
Khi \(x_0=0\), suy ra \(\Delta\colon y=-x\), suy ra \(A\equiv B\equiv O\) (loại).
Khi \(x_0=4\), suy ra \(\Delta\colon y=-x+8\).
Câu 131:
Cho hàm số \(y=2x^3+3x^2-4x+5\) có đồ thị là \((C)\). Trong số các tiếp tuyến của \((C)\), có một tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất. Tính hệ số góc của tiếp tuyến này.
Gọi \(M\left(x_0;y_0\right)\) là điểm thuộc đồ thị hàm số.
Ta có \(y'=6x^2+6x-4\) nên
\(k=y'\left(x_0\right)=6x_0^2+6x_0-4=6\left(x_0^2+x_0-\displaystyle\frac{2}{3}\right)=6{\left(x_0+\displaystyle\frac{1}{2}\right)}^2-\displaystyle\frac{11}{2}\ge-\displaystyle\frac{11}{2}.\)
Vậy trong các tiếp tuyến của \(C\), tiếp tuyến có hệ số góc nhỏ nhất là \(k=-5{,}5\).
Câu 132:
Viết phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số \(y=4x^3-6x^2+1\), biết tiếp tuyến đi qua điểm \(M\left(-1;-9\right).\)
Gọi \(M\left(a;4a^3-6a^2+1\right)\) là điểm thuộc đồ thị hàm số.
Đạo hàm \(y'=12x^2-12x\Rightarrow k=y'(a)=12a^2-12a\).
Phương trình tiếp tuyến \(d\colon y=\left(12a^2-12a\right)\left(x-a\right)+4a^3-6a^2+1.\)
Do tiếp tuyến đi qua \(M\left(-1;-9\right)\) nên
\(-9=\left(12a^2-12a\right)\left(-1-a\right)+4a^3-6a^2+1\Leftrightarrow a=-1;\, a=\displaystyle\frac{5}{4}\Rightarrow d\colon y=24x+15;\, d\colon y=\displaystyle\frac{15}{4}x-\displaystyle\frac{21}{4}.\)
Câu 133:
Cho hàm số \(y=\displaystyle\frac{2x+1}{x-1}\) có đồ thị \((C)\) Gọi \(d\) là tiếp tuyến của \((C)\), biết \(d\) đi qua điểm \(A\left(4;-1\right)\). Gọi \(M\) là tiếp điểm của \(d\) và \((C)\), tìm tọa độ điểm \(M\).
Gọi \(M\left(a;\displaystyle\frac{2a+1}{a-1}\right)\) là tiếp điểm \(d\) và \((C)\).
Đạo hàm \(y'=\displaystyle\frac{-3}{(x-1)^2}\Rightarrow k=y'a=-\displaystyle\frac{3}{{\left(a-1\right)}^2}.\)
Phương trình tiếp tuyến \(d \colon y=-\displaystyle\frac{3}{{\left(a-1\right)}^2}.\left(x-a\right)+\displaystyle\frac{2a+1}{a-1}.\)
Do tiếp tuyến đi qua \(A\left(4;-1\right)\) nên
\(-1=\displaystyle\frac{-3}{{\left(a-1\right)}^2}\left(4-a\right)+\displaystyle\frac{2a+1}{a-1}\Leftrightarrow 3a^2-12=0\Leftrightarrow a=2 \\ & a=-2\Rightarrow M\left(2;5\right) ;\, M \left(-2;1\right).\)
Câu 1:
Một chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(s(t)=4 t^3+6 t+2\), trong đó \(s\) tính bằng mét và \(t\) là thời gian tính bằng giây. Tính vận tốc tức thời của chuyển động tại \(t=2\).
Ta có: \(v(t)=s^\prime(t)=12t^2+6\).
Vận tốc tức thời tại \(t=2\) là \(v(2)=12\cdot 2^2+6=54 \;m/s\).
Câu 2:
Giả sử chi phí \(C\) (USD) để sản xuất \(Q\) máy vô tuyến là \(C(Q)=Q^2+80Q+3500\).
a) Ta gọi chi phí biên là chi phí gia tăng để sản xuất thêm \(1\) sản phẩm từ \(Q\) sản phẩm lên \(Q+1\) sản phẩm. Giả sử chi phí biên được xác định bởi hàm số \(C^\prime(Q)\). Tìm hàm chi phí biên.
b) Tìm \(C^\prime(90)\) và giải thích ý nghĩa kết quả tìm được.
c) Hãy tính chi phí sản xuất máy vô tuyến thứ \(100\).
a) Xét \(\Delta Q\) là số gia của biến số tại điểm \(Q\).
Ta có:
\(\begin{aligned}[t]\Delta Q=&C(Q+\Delta Q)-C(Q)\\=&\left(Q+\Delta Q\right)^2+80\left(Q+\Delta Q\right)+3500-\left(Q^2+80Q+3500\right)\\=&2Q\cdot(\Delta Q)+(\Delta Q)^2+80\Delta Q.\end{aligned}\)
Suy ra: \(\displaystyle\frac{\Delta y}{\Delta Q}=2Q+\Delta Q+80\).
Ta thấy: \(\lim\limits_{\Delta Q\to 0}\left(2Q+\Delta Q+80\right)=2Q+80\).
Vậy \(C^\prime(Q)=2Q+80\).
b) \(C^\prime(90)=2\cdot90+80=260\).
Chi phí gia tăng để sản xuất từ \(90\) sản phẩm máy vô tuyến lên \(91\) máy vô tuyến là \(260\) USD.
c) Chi phí để sản xuất máy vô tuyến thứ \(100\) là
\(C(100)=100^2+80\cdot100+3500=21~500\) (USD).
Chi phí gia tăng để sản xuất từ \(99\) sản phẩm máy vô tuyến lên \(100\) máy vô tuyến là
\(C^\prime(99)=2\cdot99+80=278\) (USD).
Vậy tổng chi phí để sản xuất máy vô tuyến thứ \(100\) là
\(21~500+278=21~778\) (USD).
Câu 3:
Một người gửi tiết kiệm khoản tiền \(A\) triệu đồng (gọi là vốn) với lãi suất \(r/\) năm theo thể thức lãi kép (tiền lãi sau mỗi kì hạn được cộng gộp vào vốn). Tính tổng số tiền vốn và lãi sau một năm của người gửi nếu kì hạn là
a) Một năm;
b) Một tháng.
Lưu ý: Nếu một năm được chia thành \(n\) kì hạn \(\left(n \in \mathbb{N}^*\right)\) thì lãi suất mỗi kì hạn là \(\displaystyle\frac{r}{n}\).
Kí hiệu \(T\) là tổng số tiền vốn và lãi của người gửi sau một năm. Tuỳ theo kì hạn, ta có những công thức tính \(T\) khác nhau.
Nếu kì hạn là 1 năm thì \(T=A(1+r)\).
Nếu kì hạn là 6 tháng thì \(T=A\left(1+\displaystyle\frac{r}{2}\right)^2\).
Nếu kì hạn là 3 tháng thì \(T=A\left(1+\displaystyle\frac{r}{4}\right)^4\).
Nếu kì hạn là 1 tháng thì \(T=A\left(1+\displaystyle\frac{r}{12}\right)^{12}\).
Nếu kì hạn là 1 ngày thì \(T=A\left(1+\displaystyle\frac{r}{365}\right)^{365}\) (luôn coi một năm có 365 ngày).
Tổng quát, nếu một năm được chia thành \(n\) kì hạn thì
\(T=A\left(1+\displaystyle\frac{r}{n}\right)^n=A\left(1+\displaystyle\frac{1}{m}\right)^{m r} (\text { với } m=\displaystyle\frac{n}{r}, r>0).\)
Khi kì hạn càng ngắn thì \(n\) càng lớn, do đó \(m\) càng lớn. Người ta chứng minh được rằng có giới hạn hữu hạn
\(\lim _{x \rightarrow+\infty}\left(1+\frac{1}{x}\right)^x=\mathrm{e}.\)
Hơn nữa, người ta còn biết rằng \(e\) là số vô tỉ và \(\mathrm{e}=2,718281828 \ldots\) (số thập phân vô hạn không tuần hoàn).
Từ kết quả trên suy ra, khi kì hạn trở nên rất ngắn \((m\) dần đến \(+\infty)\) thì \(\left(1+\displaystyle\frac{1}{m}\right)^m\) dần đến \(e\), và do đó \(T=A\left(1+\displaystyle\frac{1}{m}\right)^{m r}\) dần đến \(A \cdot \mathrm{e}^r\).
Số \(\mathrm{e}\) xuất hiện trong nhiều bài toán ở những lĩnh vực khác nhau như Toán học, Vật lí, Sinh học, Kinh tế,\(\ldots\)
Câu 4:
Công thức \(T=A \cdot e^{r t}\) được dùng để tính tổng số tiền vốn và lãi mà người gửi nhận được sau thời gian \(t\) kể từ thời điểm người đó gửi tiết kiệm \(A\) đồng theo thể thức "lãi kép liên tục" với lãi suất \(r /\) năm. Trong đó, \(A\) và \(T\) tính theo đồng, \(t\) tính theo năm và \(t\) có thể nhận giá trị thực bất kì. Sử dụng máy tính cầm tay, tính giá trị của \(T\) (làm tròn đến hàng đơn vị) khi \(A=2000000, r=0,05\) và
a) \(t=\displaystyle\frac{1}{4};\)
b) \(t=\displaystyle\frac{1}{365}\).
a) \(T=2000000 \cdot e^{0,05 \cdot \frac{1}{4}}=2000000 \cdot e^{0,0125} \approx 2025157\) (đồng).
b) \(T=2000000 \cdot e^{0,05 \cdot \frac{1}{365}} \approx 2000274\) (đồng).
Câu 5:
Một người gửi tiết kiệm khoản tiền \(5\) triệu đồng vào ngân hàng với lãi suất \(4 \% /\) năm và theo thể thức lãi kép liên tục. Tính tổng số tiền vốn và lãi mà người đó nhận được sau
a) \(1\) ngày;
b) \(30\) ngày.
(Luôn coi một năm có \(365\) ngày.)
a) \(T=5000000\cdot \mathrm{e}^{0{,}04\cdot \frac{1}{365}}=5000547{,}975\) (đồng).
b) \(T=5000000\cdot \mathrm{e}^{0{,}04\cdot \frac{6}{73}}=5016465{,}408\) (đồng).
Câu 6:
Một người gửi tiết kiệm khoản tiền \(10\) triệu đồng vào một ngân hàng với lãi suất \(5 \% /\) năm. Tính tổng số tiền vốn và lãi mà người đó nhận được sau một năm, nếu tiền lãi được tính theo thể thức:
a) Lãi kép với kì hạn \(6\) tháng;
b) Lãi kép liên tục.
Số tiền nhận được sau
a) Lãi kép với kì hạn \(6\) tháng.
Số tiền nhận được sau \(6\) tháng đầu
\(T=10000000\cdot \mathrm{e}^{0.05\cdot \frac{1}{2}}=10253151{,}21\) (đồng).
Số tiền nhận được sau \(6\) tháng tiếp theo
\(T=10253151,21\cdot \mathrm{e}^{0.05\cdot \frac{1}{2}}=10512710{,}97\) (đồng).
b) Lãi kép với kì hạn liên tục là \(T=10000000\cdot \mathrm{e}^{0.05}=10512710{,}96\) (đồng).
Câu 7:
Trên Mặt Trăng, quãng đường rơi tự do của một vật được cho bởi công thức \(h(t)=0,81 t^2\), với \(t\) được tính bằng giây và \(h\) tính bằng mét. Hãy tính vận tốc tức thời của vật được thả rơi tự do trên Mặt Trăng tại thời điểm \(t=2\).
Vận tốc rơi tức thời tại thời điểm \(t=2\) là \(v(2)=h^\prime(2)=1{,}62\cdot2=3{,}24\) m/s.
Câu 8:
Một viên đạn được bắn lên từ mặt đất theo phương thẳng đứng với tốc độ ban đầu \(v_0=196\) m/s (bỏ qua sức cản của không khí). Tìm thời điểm tại đó tốc độ của viên đạn bằng \(0\). Khi đó viên đạn cách mặt đất bao nhiêu mét (lấy \(g=9,8\) m/s\(^2\))?
Cho \(Oy\) theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng từ mặt đất lên trời, gốc \(O\) là vị trí viên đạn bắn lên, khi đó phương trình chuyển động của viên đạn là
\[y=v_0 t-\displaystyle\frac{1}{2} g t^2.\]
Ta có vận tốc tại thời điểm \(t\) là
\[v=y'(t)=v_0-gt.\]
Do đó
\[v=0 \Leftrightarrow v_0-g t=0 \Leftrightarrow t=\displaystyle\frac{v_0}{g}=\frac{196}{9{,}8}=20\,\, (\text{s}).\]
Vậy khi \(t = 20\) s thì viên đạn bắt đầu rơi, lúc đó viên đạn cách mặt đất
\[y=v_0 t-\displaystyle\frac{1}{2} g t^2=196\cdot 20-\displaystyle\frac{1}{2} 9{,}8\cdot 20^2=1960\,\,\text{m}.\]
Câu 9:
Cho mạch điện như hình bên. Lúc đầu tụ điện có điện tích \(Q_0\).
Khi đóng khoá \(K\), tụ điện phóng điện qua cuộn dây; điện tích \(q\) của tụ điện phụ thuộc vào thời gian \(t\) theo công thức \(q(t)=Q_0 \sin \omega t\), trong đó \(\omega\) là tốc độ góc. Biết rằng cường độ \(I(t)\) của dòng điện tại thời điểm \(t\) được tính theo công thức \(I(t)=q'(t)\). Cho biết \(Q_0=10^{-8}\) (C) và \(\omega=10^6 \pi\) (rad/s).
Tính cường độ của dòng điện tại thời điểm \(t=6\)(s) (tính chính xác đến \(10^{-5}\) (mA)).
Ta có \(q'(t)=(Q_{0}\sin \omega t)'=Q_0\cdot \omega\cdot \cos \omega t\).
Cường độ của dòng điện tại thời điểm \(t=6\) (s) là
\[I(6)=10^{-8}\cdot 10^{6}\pi \cdot\cos(10^{6}\pi \cdot 6)=\displaystyle\frac{\pi}{100}\,\,(\text{A})=31{,}4159\,\,(\text{mA}).\]
Câu 10:
Cân nặng trung bình của một bé gái trong độ tuổi từ \(0\) đến \(36\) tháng có thể được tính gần đúng bởi hàm số
\(w(t)=0,000758t^3-0,0596t^2+1,82t+8,15\)
trong đó \(t\) được tính bằng tháng và \(w\) được tính bằng pound. Tính tốc độ thay đổi cân nặng của bé gái đó tại thời điểm \(10\) tháng tuổi.
Ta có \(w'(t)=0,000758\cdot 3t^2-0,0596\cdot 2t+1,82\).
Tốc độ thay đổi cân nặng của bé gái đó tại thời điểm \(10\) tháng tuổi là \(w'(10)=0,8554\) pound/tháng.
Câu 11:
Một công ty xác định rằng tổng chi phí của họ, tính theo nghìn đô-la, để sản xuất \(x\) mặt hàng là \(C(x)=\sqrt{5x^2+60}\) và công ty lên kế hoạch nâng sản lượng trong \(t\) tháng kể từ nay theo hàm số \(x(t)=20t+40\). Chi phí sẽ tăng thế nào sau \(4\) tháng kể từ khi công ty thực hiện kế hoạch đó?
Ta có \(C'(x)=\displaystyle\frac{(5x^2+60)'}{2\sqrt{2x^2=60}}=\displaystyle\frac{5x}{\sqrt{5x^2+50}}\).
Công ty thực hiện kế hoạch nâng sản lượng sau \(4\) tháng có sản lượng là \(x(4)=20\cdot 4+40=120\).
Chi phí sẽ tăng sau \(4\) tháng kể từ khi công ty thực hiện kế hoạch là \(C'(120)\simeq 2,235\).
Câu 12:
Trên Mặt Trăng, quãng đường rơi tự đo của một vật được cho bởi công thức \(s(t)=0,81t^2\), trong đó \(t\) là thời gian được tính bằng giây và \(s\) tính bằng mét. Một vật thả rơi từ độ cao \(200~m\) phía trên Mặt Trăng. Tại thời điểm \(t=2\) sau khi thả vật đó, tính:
a) Quãng đường vật đã rơi;
b) Gia tốc của vật.
Ta có \(s'(t)=1,62t\), \(s''(t)=1,62\).
a) Quãng đường vật đã rơi tại thời điểm \(t=2\) sau khi thả vật rơi từ độ cao \(200\) m phía trên Mặt Trăng là \(s(2)=0,81\cdot 2^2=3,24\) m.
b) Gia tốc của vật thời điểm \(t=2\) là \(s''(2)=1,62\) m/s\(^2\).
Câu 13:
Một hòn sỏi rơi tự do có quãng đường rơi tính theo thời gian \(t\) là \(s(t)=4,9 t^2\), trong đó \(s\) tính bằng mét và \(t\) tính bằng giây. Tính gia tốc rơi của hòn sỏi lúc \(t=3\).
Ta có \(s'(t)=\left(4{,}9 t^2\right)'=4{,}9\cdot 2t=9{,}8t\); \(s^{\prime\prime}(t)=(9{,}8t)'=9{,}8\).
Gia tốc rơi của hòn sỏi lúc \(t=3\) là \(s^{\prime\prime}(3)=9{,}8\) m/s\(^2\).
Câu 14:
Một vật chuyển động rơi tự do có phương trình \(h(t)=100-4{,}9t^2\), ở đó độ cao \(h\) so với mặt đất tính bằng mét và thời gian \(t\) tính bằng giây. Tính vận tốc của vật:
a) Tại thời điểm \(t=5\) giây;
b) Khi vật chạm đất.
Một vật chuyển động rơi tự do có phương trình \(h(t)=100-4{,}9t^2\) suy ra vận tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t\) là \(v(t)=h'(t)=-9{,}8t\).
Khi vật chạm đất thì \(h(t)=0\) suy ra \(100-4{,}9t^2=0\Leftrightarrow t=\pm \displaystyle\frac{10\sqrt{10}}{7}\).
Do \(t>0\) suy ra \(t=\displaystyle\frac{10\sqrt{10}}{7}\).
a) Tại thời điểm \(t=5\) giây thì vận tốc của vật là \(v(5)=-9{,}8\cdot 5=-49\) (m/s).
b) Khi vật chạm đất tức là tại thời điểm \(t=\displaystyle\frac{10\sqrt{10}}{7}\) có vận tốc là \(v\left(\displaystyle\frac{10\sqrt{10}}{7}\right)=-9{,}8\cdot \displaystyle\frac{10\sqrt{10}}{7}=-14\sqrt{10}\, \left(\mathrm{m/s}\right).\)
Câu 15:
Chuyển động của một hạt trên một dây rung được cho bởi \(s(t)=12+0{,}5\sin(4\pi t)\), trong đó \(s\) được tính bằng centimét và \(t\) tính bằng giây. Tính vận tốc của hạt sau \(t\) giây. Vận tốc cực đại của hạt là bao nhiêu?
Chuyển động của một hạt trên một dây rung được cho bởi \(s(t)=12+0{,}5\sin(4\pi t)\) suy ra vận tốc tức thời của hạt tại thời điểm \(t\) là \(v(t)=s'(t)=2\pi\cos (4\pi t).\)
Do \(\cos (4\pi t)\leq 1\) với mọi \(t\in \mathbb{R}\) suy ra \(2\pi\cos (4\pi t)\leq 2\pi\) với mọi \(t\in \mathbb{R}\).
Vậy vận tốc cực đại của hạt là \(2\pi\).
Câu 16:
Chuyển động của một vật gắn trên con lắc lò xo (khi bỏ qua ma sát và sức cản không khí) được cho bởi phương trình sau: \(x(t)= 4 \cos \left(2 \pi t + \displaystyle\frac{\pi}{3} \right)\). Trong đó \(x\) tính bằng centimet và thời gian \(t\) tính bằng giây. Tìm gia tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t=5\) giây ( làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).
Vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm \(t\) là \(v(t)=x'(t)=-\left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)'\cdot 4\sin \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=-8\pi\sin \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right).\)
Gia tốc tức thời tại thời điểm \(t\) là
\(a(t)=v'(t)=-8\pi\left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)'\cdot \cos \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=-16\pi^2\cos \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right).\)
Gia tốc của vật tại thời điểm \(t=5\) giây.
\(a(5)=-16\pi^2 \cos \left(10\pi+\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=-16\pi^2\cos \displaystyle\frac{\pi}{3}\approx -79 \text{(cm/s}^2).\)
Câu 17:
Một vật chuyển động thẳng có phương trình là \(s=2t^2+\displaystyle\frac{1}{2}t^4\) (\(s\) tính bằng mét, \(t\) tính bằng giây). Tìm gia tốc của vật tại thời điểm \(t=4\) giây.
Ta có \(v(t)=s'(t)=\left(2t^2+\displaystyle\frac{1}{2}t^4\right)'=4t+2t^3\).
Suy ra \(a(t)=v'(t)=\left(4t+2t^3\right)'=4+6t^2\).
Do đó gia tốc của vật tại thời điểm \(t=4\) giây là
\(a(4)=4+6\cdot 4^2=100 \,\text{(m/s}^2)\).
Câu 18:
Phương trình chuyển động của một hạt được cho bởi công thức \(s(t)=10+0{,}5\sin \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)\), trong đó \(s\) tính bằng centimét, \(t\) tính bằng giây. Gia tốc của hạt tại thời điểm \(t=5\) giây (làm tròn kết quả đến chữ số thập phân thứ nhất).
\(v(t)=s'(t)=\left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)'\cdot 0{,}5 \cos \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)=\pi \cos \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right).\)
\(a(t)=v'(t)=-\pi \cdot \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)'\cdot \sin \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)=-2\pi^2 \sin \left(2\pi t+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)\).
Gia tốc của hạt tại thời điểm \(t=5\) giây là \(a(5)=-2\pi^2 \sin \left(2\pi 5+\displaystyle\frac{\pi}{5}\right)\approx -11{,}6 \, \text{(m/s}^2).\)
Câu 19:
Một viên sỏi rơi từ độ cao \(44,1\) m thì quãng đường rơi được biểu diễn bởi công thức \(s(t)=4,9t^2\), trong đó \(t\) là thời gian tính bằng giây và \(s\) tính bằng mét. Tính:
a) Vận tốc rơi của viên sỏi lúc \(t=2\);
b) Vận tốc của viên sỏi khi chạm đất.
Ta có \(s'(t)=4,9\cdot 2t\).
a) Vận tốc rơi của viên sỏi lúc \(t=2\) là \(s'(2)=4,9\cdot 2\cdot 2=19,6\) m/s.
b) Vận tốc của viên sỏi khi chạm đất.
Thời gian viên sỏi rơi từ độ cao \(44,1\) m đến lúc chạm đất
\[4,9t^2=44,1\ \text{suy ra}\ t=3 \ (\text{vì} \ t>0). \]
Vận tốc của viên sỏi khi chạm đất là \(s'(3)=4,9\cdot 2\cdot 3=29,4\) m/s.
Câu 20:
Một vật chuyển động trên một đường thẳng được xác định bởi công thức \(s(t)=2t^3+4t+1\), trong đó \(t\) là thời gian tính bằng giây và \(s\) tính bằng mét. Tính vận tốc và gia tốc của vật khi \(t=1\).
Ta có \(s'(t)=6t^2+4\), \(s''(t)=12t\).
Vận tốc của vật khi \(t=1\) là \(s'(1)=6\cdot 1^2+4=10\) m/s.
Gia tốc của vật khi \(t=1\) là \(s''(1)=12\cdot 1=12 ~ m/s^2\).
Câu 21:
Dân số \(P\) (tính theo nghìn người) của một thành phố nhỏ được tính theo công thức \(P(t)=\displaystyle\frac{500t}{t^2+9}\), trong đó \(t\) là thời gian tính bằng năm. Tìm tốc độ tăng dân số tại thời điểm \(t=12\).
\(P'(t)=\left(\displaystyle\frac{500t}{t^2+9}\right)'=\displaystyle\frac{(500t)'(t^2+9)-500t\left(t^2+9\right)'}{\left(t^2+9\right)^2}=\displaystyle\frac{500(t^2+9)-100t\cdot 2t}{\left(t^2+9\right)^2}=\displaystyle\frac{-500t^2+4500}{(t^2+9)^2}\).
Tốc độ tăng dân số tại thời điểm \(t=12\) là \(P'(12)\simeq -2,88\) nghìn người/năm.
Câu 22:
Hàm số \(S(r)=\displaystyle\frac{1}{r^4}\) có thể được sử dụng để xác định sức cản \(S\) của dòng máu có bán kính \(r\) (tính theo milimét) (theo Bách khoa toàn thư Y học "Harrison's internal medicine \(21\)st edition"). Tìm tốc độ thay đổi của \(S\) theo \(r\) khi \(r=0,8\).
Ta có \(S'(r)=\left(\displaystyle\frac{1}{r^4}\right)'=\left(r^{-4}\right)'=-4r^{-5}=\displaystyle\frac{-4}{r^5}\).
Tìm tốc độ thay đổi của \(S\) theo \(r\) khi \(r=0,8\) là \(S'(0,8)\simeq-12,207\).
Câu 23:
Nhiệt độ cơ thể của một người trong thời gian bi bệnh được cho bởi công thức \(T(t)=-0,1t^2+1,2t+98,6\), trong đó \(T\) là nhiệt độ (tính theo đơn vị đo nhiệt độ Fahrenheit) tại thời điểm \(t\) (tính theo ngày). Tìm tốc độ thay đổi của nhiệt độ ở thời điểm \(t=1,5\).
Ta có \(T'(t)=-0,2t+1,2\).
Tốc độ thay đổi của nhiệt độ ở thời điểm \(t=1,5\) là \(T'(1,5)=0,9\).
Câu 24:
Hàm số \(R(v)=\displaystyle\frac{600}{v}\) có thể dùng để xác định nhịp tim \(R\) của một người mà tim của người đó có thể lấy đi được \(6000~ml\) máu trên mỗi phút và \(v~ml\) máu trên mỗi nhịp đập (theo Bách khoa toàn thư Y học "Harrison's internal medicine \(21\)st edition"). Tìm tốc độ thay đổi của nhịp tim khi lượng máu tim đẩy đi ở một nhịp là \(v=80\).
Ta có \(R'(v)=-\displaystyle\frac{600}{v^2}\).
Tốc độ thay đổi của nhịp tim khi lượng máu tim đẩy đi ở một nhịp \(v=80\) là \(R'(80)=-0,09375\).
Câu 25:
Một vật được phóng lên theo phương thẳng đứng lên trên từ mặt đất với vận tốc ban đầu \(v_0=20\,\mathrm{m/s}\). Trong vật lí, ta biết rằng khi bỏ qua sức cản của không khí, độ cao \(h\) so với mặt đất (tính bằng mét) của vật tại thời điểm \(t\) (giây) sau khi ném được cho bởi công thức sau: \(h=v_0 t-\displaystyle\frac{1}{2}gt^2\), trong đó \(v_0\) là vận tốc ban đầu của vật, \(g=9{,}8\,\mathrm{m/s^2}\) là gia tốc rơi tự do. Hãy tính vận tốc của vật khi nó đạt độ cao cực đại và khi nó chạm đất.
Phương trình chuyển động của vật là \(h=v_0 t-\displaystyle\frac{1}{2}gt^2\).
Vận tốc của vật tại thời điểm \(t\) được cho bởi \(v(t) = h' = v_0 -gt\).
Vận tốc của vật cao cực đại tại thời điểm \(t_1=\displaystyle\frac{v_0}{g}\), tại đó vận tốc bằng \(v\left(t_1\right)=v_0-gt_1=0\).
Vật chạm đất tại thời điểm \(t_2\) mà \(h\left(t_2\right)=0\) nên ta có \(v_0t_2-\displaystyle\frac{1}{2}gt_2^2=0 \Leftrightarrow t_2=0\) (loại) và \(t_2=\displaystyle\frac{2v_0}{g}\).
Khi chạm đất, vận tốc của vật là \(v\left(t_2\right)=v_0-gt_2=-v_0=-20\,\left(\mathrm{m/s}\right)\).
Dấu âm của \(v\left(t_2\right)\) thể hiện độ cao của vật giảm với \(20\,\mathrm{m/s}\) (tức là chiều chuyển động của vật ngược với chiều dương đẫ chọn).
Câu 26:
Một vật được phóng theo phương thẳng đứng lên trên từ mặt đất với vận tốc ban đầu là \(19{,}6\) m/s thì độ cao \(h\) của nó (tính bằng mét) sau \(t\) giây được cho bởi công thức \(h=19{,}6t-4{,}9t^2\). Tìm vận tốc của vật khi nó chạm đất.
Phương trình biểu diễn độ cao của vật là \(h=19{,}6t-4{,}9t^2\) nên vận tốc của vật theo thời gian \(t\) là \(v(t)=19{,}6-9{,}8t\).
Khi vật chạm đất thì \(h=0\) hay \(19{,}6t-4{,}9t^2=0\Leftrightarrow \hoac{&t=0\text{ (loại)}\\&t=4\text{ (nhận)}.}\)
Vận tốc của vật khi chạm đất là \(v(4)=19{,}6-9{,}8\cdot 4=-19{,}6\) m/s.
Câu 27:
Một kỹ sư thiết kế một đường ray tàu lượn, mà mặt cắt của nó gồm một cung đường cong có dạng parabol, đoạn dốc lên \(L_1\) và đoạn dốc xuống \(L_2\) là những phần đường thẳng có hệ số góc lần lượt là \(0{,}5\) và \(-0{,}75\). Để tàu lượn chạy êm và không bị đổi hướng đột ngột, \(L_1\) và \(L_2\) phải là những tiếp tuyến của cung parabol tại các điểm chuyển tiếp \(P\) và \(Q\). Giả sử gốc tọa độ đặt tại \(P\) và phương trình của paraol là \(y=ax^2+bx+c\), trong đó \(x\) tính bằng mét.
a) Tìm \(c\).
b) Tính \(y'(0)\) và tìm \(b\).
c) Giả sử khoảng cách theo phương ngang giữa \(P\) và \(Q\) là \(40\)m. Tìm \(a\).
d) Tìm chênh lệch độ cao giữa hai điểm chuyển tiếp \(P\) và \(Q\).
a) Tìm \(c\).
Chọn hệ trục tọa độ như hình, đồ thì đi qua gốc tọa độ \(P(0;0)\) nên \(c=0\).
b) Tính \(y'(0)\) và tìm \(b\).
\(y'=2ax^2+b\) nên \(y'(0)=b\).
Do hệ số góc tại \(P\) bằng \(0{,}5\) nên \(y'(0)=0{,}5\) hay \(b=0{,}5\).
c) Giả sử khoảng cách theo phương ngang giữa \(P\) và \(Q\) là \(40\) m. Tìm \(a\).
Khoảng cách theo phương ngang giữa \(P\) và \(Q\) là \(40\) m nên \(x_Q=40\).
Hệ số góc tại \(Q\) bằng \(-0{,}75\) nên \(y'(40)=-0{,}75\) hay
\(2a\cdot 40^2+0{,}5=-0{,}75 \Leftrightarrow a=\displaystyle\frac{-1}{2560}.\)
d) Tìm chênh lệch độ cao giữa hai điểm chuyển tiếp \(P\) và \(Q\).
\(y=-\displaystyle\frac{1}{2560}x^2+\displaystyle\frac{1}{2}x\).
\(y_Q=y(40)=\displaystyle\frac{155}{8}=19{,}375\) m.
Vậy chênh lệch độ cao giữa \(P\) và \(Q\) là \(19{,}375\) m.
Câu 28:
Vận tốc của một chất điểm chuyển động được biểu thị bởi công thức \(v(t)=2 t+t^2\), trong đó \(t>0, t\) tính bằng giây và \(v(t)\) tính bằng \(\mathrm{m} / \mathrm{s}\). Tìm gia tốc tức thời của chất điểm:
a) Tại thời điểm \(t=3(\mathrm{~s})\);
b) Tại thời điểm mà vận tốc của chất điểm bằng \(8 \mathrm{~m} / \mathrm{s}\).
Ta có gia tốc tức thời là \(a = \left(v(t)\right)'=2t+2\).
a) Tại thời điểm \(t=3 (\mathrm{s})\) ta được gia tốc tức thời là \(a = \left(v(t)\right)'=2\cdot3+2=8 (\mathrm{m}/\mathrm{s^2}).\)
b) Tại thời điểm mà vận tốc của chất điểm bằng
\(8 \left(\mathrm{~m} / \mathrm{s}\right)\) tức là \(2 t+t^2\Leftrightarrow t= 2, t>0.\)
Khi đó gia tốc \(a = \left(v(t)\right)'=2t+2=2\cdot2+2=6 (\mathrm{m}/\mathrm{s^2})\).
Câu 29:
Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát, có phương trình chuyển động \(x=4 \cos \left(\pi t-\displaystyle\frac{2 \pi}{3}\right)+3\), trong đó \(t\) tính bằng giây và \(x\) tính bằng centimét.
a) Tìm vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc tại thời điểm \(t(\mathrm{~s})\).
b) Tìm thời điểm mà vận tốc tức thời của con lắc bằng \(0\).
a) Vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc tại thời điểm \(t(\mathrm{~s})\) là
\begin{eqnarray*}v&=&x'=-4\pi \sin \left(\pi t-\displaystyle\frac{2 \pi}{3}\right) \\a &=&v'=-4\pi^2 \cos \left(\pi t-\displaystyle\frac{2 \pi}{3}\right).\end{eqnarray*}
b) Thời điểm mà vận tốc tức thời của con lắc bằng \(0\) là
\begin{eqnarray*}v&=&x'=-4\pi\sin\left(\pi t-\displaystyle\frac{2\pi}{3}\right)=0\\&\Leftrightarrow&\sin \left(\pi t-\displaystyle\frac{2 \pi}{3}\right)=0 \\&\Leftrightarrow&t=\displaystyle\frac{2}{3} +k (\mathrm{s}), \,(\text{với}\, k \in \mathbb{N}).\end{eqnarray*}
Câu 30:
Một vật rơi tự do theo phương thẳng đứng có phương trình \(s=\displaystyle\frac{1}{2}gt^{2}\), trong đó \(g\) là gia tốc rơi tự do, \(g\approx 9,8\) m/s\(^{2}\).
a) Tính vận tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t_{0}=2\) (s).
b) Tính gia tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t_{0}=2\) (s).
a) Phương trình vận tốc của vật \(v(t)= s'(t)=gt\).
Vận tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t_{0}=2\) là \(v(2)=9,8\cdot 2= 19,6\) (m/s).
b) Phương trình gia tốc của vật \(a(t)=v'(t)=g\). Do đó \(a(2)=9,8\) (m/s\(^{2}\)).
Câu 31:
Một chất điểm chuyển động theo phương trình \(s(t)=t^{3}-3t^{2}+8t+1\), trong đó \(t>0\), \(t\) tính bằng giây và \(s(t)\) tính bằng mét. Tìm vận tốc tức thời, gia tốc tức thời của chất điểm
a) Tại thời điểm \(t=3\) (s).
b) Tại thời điểm mà chất điểm di chuyển được \(7\) (m).
a) Phương trình vận tốc của vật \(v(t)=s'(t)=3t^{2} -6t+8\).
Vận tốc tại thời điểm \(t=3\) là \(v(3)=3\cdot 3^{2}-6\cdot 3+8=17\) (m/s).
Phương trình gia tốc của vật \(a(t)=v'(t)= 6t-6\).
Gia tốc tại thời điểm \(t=3\) là \(a(3)=6\cdot 3-6 =12\) (m/s\(^{2}\)).
b) Tại thời điểm chất điểm di chuyển được \(7\)m nên ta có
\(t^{3}-3t^{2}+8t+1=7 \Leftrightarrow t^{3}-3t^{2}+8t-6=0\Leftrightarrow t=1\).
Vận tốc tại thời điểm \(t=1\) là \(v(1)=3\cdot 1^{2}-6\cdot 1+8= 5\) (m/s).
Gia tốc tại thời điểm \(t=1\) là \(a(1)=6\cdot 1-6 =0\) (m/s\(^{2}\)).
Câu 32:
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang trên mặt phẳng không ma sát như hình bên dưới, có phương trình chuyển động \(x=4\sin t\), trong đó \(t\) tính bằng giây và \(x\) tính bằng centimét.
a) Tìm vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc tại thời điểm \(t\) (s).
b) Tìm vị trí, vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của con lắc tại thời điểm \(t=\displaystyle\frac{2\pi}{3}\) (s). Tại thời điểm đó, con lắc di chuyển theo hướng nào?
a) Phương trình vận tốc của vật \(v(x)=s'(x)=4\cos t\) (cm/s).
Vận tốc tức thời của vật ở thời điểm \(t\) là \(v(t)=4\cos t\) (cm/s).
Phương trình gia tốc của vật \(a(x)=v'(x)=-4\sin t\) (cm/s\(^{2}\)).
Gia tốc tức thời của vật ở thời điểm \(t\) là \(a(t)=-4\sin t\) (cm/s\(^{2}\)).
b) Tại thời điểm \(t=\displaystyle\frac{2\pi}{3}\) ta có
Vật di chuyển được quãng đường \(x=4\sin \displaystyle\frac{2\pi}{3} = 2\sqrt{3}\) (cm).
Vận tốc tức thời tại thời điểm \(t=\displaystyle\frac{2\pi}{3}\) là \(v\left(\displaystyle\frac{2\pi}{3}\right)=4\cos \displaystyle\frac{2\pi}{3}=-2\) (cm/s).
Gia tốc tức thời tại điểm \(t=\displaystyle\frac{2\pi}{3}\) là \(a\left(\displaystyle\frac{2\pi}{3}\right)=-4\sin \displaystyle\frac{2\pi}{3} =-2\sqrt{3}\).
Tại thời điểm đó, vật di chuyển theo hướng ngược lại với phương \(Ox\).
Câu 33:
Một chất điểm chuyển động xác định bởi phương trình \(s=t^{3}-3 t^{2}\) (\(t\) tính bằng giây; \(s\) tính bằng mét). Tính vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t=4\) giây.
Ta có \(v(t)=s'(t) = 3t^2-6t\).
Vận tốc cần tìm là \(v(4) = 24\) (m/s).
Câu 34:
Một chất điểm \(M\) chuyển động với phương trình \(s=f(t)=t^2+t+2\), (\(s\) tính bằng mét và \(t\) tính bằng giây). Tính vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm \(t=2\) (s).
Ta có vận tốc tức thời \(v(t)=f'(t)=2t+1\).\\ Do đó vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm \(t=2\) (s) là \(v(2)=f'(2)=2\cdot 2+1=5\) m/s.
Câu 35:
Điện lượng truyền trong dây dẫn có phương trình \(Q=t^2\). Tính cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm \(t_0=3\)(giây).
Cường độ dòng điện là \(I(t)=Q'(t)=2t\).
Vậy tại thời điểm \(t_0=3\) thì cường độ dòng điện là \(I(3)=6\) A.
Câu 36:
Cho chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(S=t^3-3t^2-9t-1\), trong đó \(S\) tính bằng mét và \(t\) tính bằng giây. Tính gia tốc tại thời điểm \(t=3\) giây.
Vận tốc của chuyển động \(v (t) =S'=3t^2-6t-9\).
Gia tốc của chuyển động \(a (t) =S''=6t-6\).
Tại thời điểm \(t=3 \Rightarrow a\left(3 \right)=12\) (m/s\(^2\)).
Câu 37:
Một chuyển động có phương trình \(s(t)=t^2-2t-3\) (trong đó \(s\) tính bằng mét, \(t\) tính bằng giây). Tính vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm \(t=2\) s.
\(v\left(t \right)=s'(t)=2t-2\).
Vận tốc tức thời của chuyển động tại thời điểm \(t=2\)s là \(v \left(2 \right)=2 \cdot 2-2=2\) (m/s).
Câu 38:
Một xe máy chuyển động theo phương trình \(s(t)=t^2+6t+10\), trong đó \(t\) là thời gian tính bằng giây, \(s\) là quãng đường tính bằng \(m\). Tính vận tốc tức thời của xe tại thời điểm \(t=3\).
Ta có \(s'(t)=2t+6\), \(s'(3)=12\).
Vậy vận tốc tức thời của xe tại thời điểm \(t=3\) là \(12\) m/s.
Câu 39:
Một vật chuyển động có phương trình \(s(t)=\displaystyle\frac{1}{2}gt^2\) (\(g=10\); \(t\) tính bằng giây, \(s\) tính bằng m). Tính vận tốc của vật tại thời điểm \(t_0=4\) (giây).
Vận tốc của vật đó là \(v=s'=gt\), suy ra \(v(4)=10\cdot 4=40\) (m/s).
Câu 40:
Một vật chuyển động theo quy luật \(s(t)=-\displaystyle\frac{1}{3}t^3+2t^2-\displaystyle\frac{1}{3}\) với \(t\) (giây) là khoảng thời gian tính từ khi vật bắt đầu chuyển động và \(s\) m là quãng đường đi được của vật trong khoảng thời gian \(t\). Hỏi trong khoảng \(10\) giây kể từ khi bắt đầu chuyển động, vận tốc lớn nhất của vật đạt được bằng bao nhiêu?
Vận tốc của vật tại thời điểm \(t\) là \(v(t)=-t^2+4t=4-(t-2)^2\le 4\).
Suy ra vận tốc lớn nhất là \(\max v(t)=v(2)=4\) m/s.
Câu 41:
Một chất điểm chuyển động thẳng có phương trình \(s=2020t^2 + 2019\) (\(t\) tính bằng giây, \(s\) tính bằng mét). Tính vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t_0 = 3\) (giây).
Vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t\) (giây) bằng
\[v(t) = s'(t) = 4040t.\]
Vậy vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t_0 = 3\) (giây) bằng
\[v(3) = 12120 \text{ (m/s)}.\]
Câu 42:
Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc \(v(t)=-3t^2+6t+9\) m/s. Tính gia tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=3\) (s).
Ta có \(a(t)=v'(t)=\left(-3t^2+6t+9\right)'=-6t+6\).
Suy ra gia tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=3(s)\) là \(a(3)=-6\cdot 3+6=-12\) m/s\(^2\).
Câu 43:
Một chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(s=t^3-3t^2+5t+2\), trong đó \(t\) tính bằng giây và \(s\) tính bằng mét. Tính gia tốc của chuyển động khi \(t=3\) giây.
Xét \(f(t)=t^3-3t^2+5t+2\) có \(f'(t)=3t^2-6t+5\) và \(f''(t)=6t-6\).
Khi đó gia tốc của chuyển động với \(t=3\) là \(a=f''(3)=12\) m/s\(^2\).
Câu 44:
Một vật chuyển động theo thời gian \(t\) (giây) với quãng đường được tính bằng mét theo hàm số \(s(t)=t^2-4t+18\). Tính vận tốc của vật tại thời điểm \(t=20\) giây.
\(v(t)=s'(t)=2t-4\). Vận tốc của vật tại thời điểm \(t=20\) là \(v(20)=2 \cdot 20 -4=36\) (m/s).
Câu 45:
Một chất điểm chuyển động có phương trình \(S=t^3-3t^2+4t\), trong đó \(t\) được tính bằng giây và \(S\) được tính bằng mét. Tìm gia tốc của chất điểm tại thời điểm vận tốc bằng \(1\) (m/s).
Phương trình vận tốc \(v(t)=S'=3t^2-6t+4\).
Phương trình gia tốc \(a(t)=v'(t)=6t-6\).
Khi vận tốc bằng \(1\) (m/s) thì ta có phương trình \(3t^2-6t+4=1\Leftrightarrow 3t^2-6t+3=0\Leftrightarrow t=1\).
Do đó khi vận tốc bằng \(1\) (m/s) thì gia tốc của vật là \(a(1)=6\cdot 1 -6=0\) m/s\(^2\).
Câu 46:
Một chất điểm chuyển động có phương trình \(s(t)=t^3+2t^2-8t+1\), trong đó \(t>0\), \(t\) tính bằng giây (s) và \(s\) tính bằng mét (m). Tính vận tốc (tức thời) của chuyển động tại thời điểm \(t=3\).
Ta có \(s'(t)=3t^2+4t-8\).
Vận tốc (tức thời) của chuyển động tại thời điểm \(t=3\) là
\[v=s'(3)=3\cdot 3^2+4\cdot 3-8=31.\]
Câu 47:
Một chất điểm chuyển động với phương trình \(s=f(t)=\displaystyle\frac{2}{3}t^3+2t^2-t+4\) với \(s\) tính bằng mét, \(t\) tính bằng giây. Tính gia tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=2\)(s).
Ta có \(v=f'(t)=2t^2+4t-1\) và \(a=f''(t)=4t+4\).
Với \(t=2\) thì \(a=4\cdot 2+4=12\) (m/s\(^2\))
Câu 48:
Một vật chuyển động có phương trình \(S(t)=2t^3-t+3\) (\(t\) được tính bằng giây, \(S\) được tính bằng mét). Tính vận tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=2\) s.
Ta có \(v(t)=S'(t)=6t^2-1\) nên \(v(2)=6\cdot 2^2 -1=23\) (m/s).
Câu 49:
Một chất điểm chuyển động thẳng, quãng đường đi được xác định bởi phương trình \(s(t)=t^3+5t^2-6t+3\) (\(t\) tính bằng giây, \(s\) tính bằng mét). Tính vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t=3\).
Vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t\) là \(v(t)=s'(t)=3t^2+10t-6\) m/s.
Suy ra \(v(3)=3(3)^2+10\cdot 3-6=51\) m/s.
Câu 50:
Một chất điểm chuyển động với phương trình \(s(t)=t^2-3t+2\) (\(t\) được tính bằng giây, \(s(t)\) được tính bằng mét). Tính vận tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=6\) giây.
Vận tốc của chuyển động theo thời gian là \(v(t)=s'(t)=2t-3\).
Vậy vận tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=6\) giây là \(v(6)=2\cdot 6 -3 =9\) m/s.
Câu 51:
Cho một vật chuyển động theo phương trình \(S(t)=t^3+mt^2+10t+m^2\), trong đó \(t\) được tính bằng giây, \(S\) được tính bằng mét và \(m\) là tham số thực. Biết tại thời điểm \(t=4\)s vận tốc của vật bị triệt tiêu. Tính gia tốc của vật tại thời điểm \(t=5s\).
Vận tốc của chuyển động là \(v(t)=s'(t)= 3t^2+2mt +10\). Theo giả thiết ta có
\(v(4)=0 \Leftrightarrow 3 \cdot 4^2 +2m \cdot 4 +10 =0 \Leftrightarrow m= - \displaystyle\frac{29}{4}.\)
Khi đó \(v(t)= 3t^2 - \displaystyle\frac{29}{2}t +10\). Gia tốc của chuyển động là \(a(t)= v'(t)= 6t - \displaystyle\frac{29}{2}\).
Do đó \(a(5)= 6 \cdot 5 -\displaystyle\frac{29}{2}=\displaystyle\frac{31}{2}\).
Câu 52:
Một vật chuyển động theo phương trình \(S=t^2+9t+13\), trong đó \(t\) được tính bằng giây và \(S\) được tính bằng mét. Tính vận tốc tức thời của chuyển động khi \(t=8\) giây.
Vận tốc của chuyển động là \(v(t)= S'(t)= 2t+9\).
Tại thời điểm \(t=8\) giây, vận tốc của chuyển động là \(v= 2\cdot8 +9 = 25\) (m/s).
Câu 53:
Một chất điểm chuyển động thẳng xác định bởi công thức \(v(t)=8t+3t^2\), \(t\) tính bằng giây, \(v\left(t \right)\) tính bằng m/s. Tính gia tốc của chất điểm khi vận tốc đạt \(11\) m/s.
Vận tốc đạt \(11\) m/s \(\Leftrightarrow 8t+3t^2 = 11 \Leftrightarrow t = 1 \text{~(thỏa mãn)};\, t = -\displaystyle\frac{11}{3}\) (loại).
Gia tốc của chất điểm được xác định bởi công thức \(a(t) = v'(t) = 8 + 6t\).
Gia tốc của chất điểm tại thời điểm \(1\) s là \(a(1) = 8 + 6 \cdot 1 = 14 \mathrm{~m/s^2}\).
Câu 54:
Một chất điểm chuyển động theo phương trình \(S=-\displaystyle\frac{1}{3}t^3+6t^2\), trong đó \(t>0\), \(t\) được tính bằng giây (s) và \(S\) tính bằng mét (m). Tính vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t=3\) (s).
Ta có \(S'=-t^2+12t\).
Tại thời điểm \(t=3\) (s), vận tốc của chất điểm bằng \(S'(3)=-3^2+12\cdot 3=27\) (m/s).
Câu 55:
Cho chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(S=t^4-9t^2-21t\), trong đó \(t\) được tính bằng giây và \(S\) được tính bằng mét. Tính vận tốc của chuyển động tại thời điểm \(t=3\) (giây).
Vận tốc tại thời điểm \(t\) bất kỳ là \(v(t)=S'(t)=4t^3-18t-21\).
Vận tốc tại thời điểm \(t=3\) là \(v(3)=33\) (m/s).
Câu 56:
Cho chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(s(t)=-t^3+6t^2+t\) (\(t\) tính bằng giây, \(s\) tính bằng mét). Tính vận tốc lớn nhất của chuyển động trên.
Phương trình vận tốc của chuyển động là \(v(t) = s'(t) = -3t^2 + 12t + 1\). Ta có
\[v(t) = -3\left(t^2 - 4t + 4\right) + 13 = -3\left(t-2\right)^2 + 13\leq 13.\]
Vậy vận tốc lớn nhất của chuyển động trên là \(13\) m/s khi \(t = 2\) giây.
Câu 57:
Một chất điểm chuyển động trong \(20\) giây đầu tiên có phương trình \(s(t)=\displaystyle\frac{1}{12} t^4-t^3+6 t^2+10 t\), trong đó \(t>0\) với \(t\) tính bằng giây (s) và \(s(t)\) tính bằng mét (m). Hỏi tại thời điểm \(t=3\) s thi vận tốc của vật bằng bao nhiêu?
Ta có \(s'(t)=\displaystyle\frac{1}{3} t^3-3t^2+12 t+10\).
Một chất điểm chuyển động trong \(20\) giây đầu tiên có phương trình \(s(t)=\displaystyle\frac{1}{12} t^4-t^3+6 t^2+10 t\) suy ra chất điểm đó có vận tốc tại \(t=3\) s là
\[v(3)=s'(3)=28 \, \text{m/s}.\]
Vậy tại thời điểm \(t=3\) s thì vận tốc của vật bằng \(28\) m/s.
Câu 58:
Một vật chuyển động theo phương trình \(S=t^2+9t+13\), trong đó \(t\) được tính bằng giây và \(S\) được tính bằng mét. Tính vận tốc tức thời của chuyển động khi \(t=8\) s.
Ta có \(v(t)=S'=2t+9\).
Vận tốc tịa thời điểm \(t=9\) s là \(v(9)=2\cdot 8+9=25\) (m/s).
Câu 59:
Một vật chuyển động theo quy luật \(s(t)=-\displaystyle\frac{1}{2}t^2+20t\), với \(t\) (giây) là khoảng thời gian tính từ khi vật bắt đầu chuyển động và \(s\) (mét) là quãng đường vật đi được trong thời gian đó. Hỏi vận tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t=8\) giây bằng bao nhiêu?
Ta có vận tốc tức thời của vật đó là \(v(t)=s'(t)=-t+20\Rightarrow v(8)=12\) m/s.
Câu 60:
Sau khi phát hiện một dịch bệnh, các chuyên gia y tế ước tính số người nhiễm bệnh kể từ ngày xuất hiện bệnh nhân đầu tiên đến ngày thứ \(t\) là \(f(t)=45t^2-t^3\), \(t=0,1,2,...,25\). Nếu coi \(f(t)\) là hàm số xác định trên đoạn \(\left[0;25\right]\) thì \(f'(t)\) được xem là tốc độ truyền bệnh (người/ngày) tại thời điểm \(t\). Ngày mà tốc độ truyền bệnh lớn nhất là ngày thứ mấy?
Ta có \(f'(t)=90t-3t^2=675-3\left(225-2\cdot 15\cdot t+t^2\right)=675-3\left(t-15\right)^2\le 675\).
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi \(t=15\).
Vậy ngày mà tốc độ truyền bệnh lớn nhất là ngày thứ \(15\).
Câu 61:
Một chất điểm chuyển động xác định bởi phương trình \(S=t^3+3t^2-9t+27\) trong đó \(t\) tính bằng giây (s), \(S\) tính bằng mét (m). Gia tốc của chuyển động tại thời điểm vận tốc triệt tiêu bằng bao nhiêu?
Ta có \(v(t)=S'(t)=3t^2+6t-9\), \(a(t)=v'(t)=6t+6\).
Tại thời điểm vận tốc triệt tiêu nghĩa là \(v(t)=0 \Leftrightarrow 3t^2+6t-9=0 \Leftrightarrow t=1 ;\, t=-3 \text{ (loại).}\)
Gia tốc tại thời điểm \(t=1\) là \(a(1)=12\) m/s\(^2\).
Câu 62:
Một hòn đá rơi tự do từ đỉnh của tòa nhà Landmark xuống đất. Biết rằng chiều cao của tòa nhà là \(460\) mét và quãng đường rơi tự do được tính bằng công thức \(s=\displaystyle\frac{1}{2}gt^2\) trong đó \(g\) là gia tốc trọng trường và \(g\approx 10\) m/s\(^2\), \(s\) là quãng đường rơi tự do, \(t\) là thời gian rơi của hòn đá. Vận tốc tại thời điểm hòn đá chạm đất gần với giá trị nào nhất?
Khi hòn đá chạm đất, tức là hòn đá rơi được \(460\) m suy ra \(460=\displaystyle\frac{1}{2}\cdot 10\cdot t^2\Leftrightarrow t^2=92\Rightarrow t=\sqrt{92}\approx 9{,}6\) s.
Vận tốc lúc hòn đá chạm đất là \(v=g\cdot t=10\cdot 9{,}6\approx 96\) m/s.
Câu 63:
Phương trình chuyển động của chất điểm được biểu thị bởi công thức \(s(t)=3t-5t^2\), trong đó \(s\) tính bằng mét (m), \(t\) tính bằng giây (s). Tính gia tốc của chất điểm tại thời điểm \(t=6\) s.
Gia tốc chất điểm tính theo công thức \(a=s''(t)=-10\).
Do đó gia tốc chất điểm tại thời điểm \(t=6\) s bằng \(-10\) m/s\(^2\).
Câu 64:
Một chất điểm chuyển động có phương trình \(s=t^3+3t\) (\(t\) tính bằng giây, \(s\) tính bằng mét). Tính vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t_0=2\) (giây).
Đặt \(s(t)=t^3+3t \Rightarrow s'(t)=3t^2+3\).
Vận tốc tại thời điểm \(t_0=2\) là \(v=s'(2)=17\).
Câu 65:
Một vật chuyển động theo quy luật \(s(t)=-\displaystyle\frac{1}{2}t^3+9t^2\) (m), với \(t\) (giây) là thời gian tính từ lúc bắt đầu chuyển động. Hỏi từ lúc bắt đầu chuyển động cho tới \(10\) giây sau vận tốc lớn nhất của vật là bao nhiêu?
Ta có \({v(t)=s'(t)=- \displaystyle\frac{3}{2} t^{2}+18t}\).
Bằng cách lập bảng biến thiên hàm số \(y=v(t)\)
Ta suy ra \(\max\limits_{x\in[0; 10]}v(t)=v(6)=54\).
Vậy vận tốc lớn nhất của vật trong khoảng từ \(0\) đến \(10\)s là \(v(6)=54\) (m/s).
Câu 66:
Một chất điểm chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(S(t)=\displaystyle\frac{1}{2}t^3+t^2-2t+1\) với \(t>0\) tính bằng giây và \(S(t)\) tính bằng mét. Tại thời điểm \(t=4\) giây, vận tốc của chuyển động bằng bao nhiêu?
Vận tốc của chuyển động là \(v(t)=S'(t)=\displaystyle\frac{3}{2}t^2+2t-2\).
Tại \(t=4\) giây, vận tốc chuyển động là \(v(4)=30\) m/s.
Câu 67:
Một chất điểm chuyển động theo quy luật \(s(t)=-t^{3}+6t^{2}\) với \(t\) là thời gian tính từ lúc bắt đầu chuyển động, \(s(t)\) là quãng đường đi được trong thời gian \(t\). Tính thời điểm \(t\) tại đó vận tốc đạt giá trị lớn nhất.
Vận tốc của chất điểm tại thời điểm \(t\) là \(v(t)= s'(t) = -3t^{2}+2t\).
Ta thấy \(v(t)=-3t^{2}+12t\) là phương trình parabol có hệ số \(a=-3 < 0\), do đó đạt giá trị lớn nhất tại đỉnh \(I\left(\displaystyle\frac{-b}{2a}; \displaystyle\frac{\Delta}{4a}\right)\) của parabol.
Vậy vận tốc chất điểm lớn nhất tại thời điểm \(t=\displaystyle\frac{-b}{2a}=\displaystyle\frac{-12}{2\cdot(-3)} = 2\).
Câu 68:
Một vật chuyển động theo quy luật \(s=\displaystyle\frac{1}{3}t^3-t^2+9t\), với \(t\) (giây) là khoảng thời gian tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động và \(s\) (mét) là quãng đường vật đi được trong thời gian đó. Hỏi trong khoảng thời gian \(10\) giây, kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vận tốc lớn nhất của vật đạt được bằng bao nhiêu?
Ta có \(v(t)=s'(t)=t^2-2t+9, v'(t)=2t-2\).
Ta có bảng biến thiên
Từ bảng biến thiên ta suy ra trong khoảng thời gian \(10\) giây, kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vận tốc lớn nhất của vật đạt được bằng \(89\, \mathrm{m/s}\).
Câu 69:
Một chiếc xe đang chuyển động đều với vận tốc \(20\) m/s thì hãm phanh và chạy chậm dần với vận tốc là \(v(t)=20-2t\) m/s đến khi dừng hẳn. Hỏi quãng đường xe đi được từ lúc hãm phanh đến khi dừng hẳn là bao nhiêu?
Ta có \(v(t)=20-2t=0\Leftrightarrow t=10\) nên sau khi phanh xe sẽ đi tiếp \(10\) giây rồi dừng hẳn.
Do \(a(t)=v'(t)=-2\) nên quãng đường xe đi được từ lúc hãm phanh đến lúc dừng hẳn là \[s=v_{0}t+\displaystyle\frac{1}{2}at^{2}=20\cdot 10+\displaystyle\frac{1}{2}\cdot (-2)\cdot 10^{2}=100\; \text{m}.\]
Câu 70:
Một vật chuyển động theo quy luật \(s=9t^2-t^3\), với \(t\) (giây) là khoảng thời gian tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động và \(s\) (m) là quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó. Hỏi trong khoảng thời gian \(5\) (giây), kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vận tốc lớn nhất của vật đạt được bằng bao nhiêu?
Quy luật vận tốc của vật là \(v(t)=s'=18t-3t^2 \Rightarrow v'=18-6t\).
Xét \(t\in [0;5]\), \(v'=0 \Leftrightarrow t=3\). Ta có
\(v(0)=0,\, v(3)=27,\, v(5)=15.\)
Vậy trong \(5\) giây đầu tiên, vật tốc lớn nhất của vật đạt được bằng \(27\) (m/s).
Câu 71:
Một vật rơi tự do với phương trình chuyển động là \(S=\displaystyle\frac{1}{2}gt^2\), trong đó \(t\) tính bằng giây (s), \(S\) tính bằng mét (m) và \(g=9{,}8\) m/s\(^2\). Tính vận tốc của vật tại thời điểm \(t=4\)s.
Vận tốc của chuyển động tại thời điểm \(t\) được tính theo công thức \(v(t)=s'(t)=gt\). Suy ra vận tốc tại thời điểm \(t=4\) là \(v(4)=9{,}8\cdot 4=39{,}2\) m/s.
Câu 72:
Một chất điểm chuyển động theo quy luật \(s=-2t^3+12t^2+14t\), với \(t\) (giây) là khoảng thời gian tính từ lúc vật bắt đầu chuyển động và \(s\) (mét) là quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó. Tính vận tốc \(v\) (m/s) của chuyển động khi đạt giá trị lớn nhất.
Biểu thức xác định vận tốc của vật là
\begin{align*}v=s'=-6t^2+24t+14=-6\left(t-2\right)^2+38\le 38.\end{align*}
Đẳng thức xảy ra khi \(t=2\). Vậy vận tốc lớn nhất của vật là \(38\) m/s.
Câu 73:
Trong một chuyển động thẳng, chất điểm chuyển động xác định bởi phương trình \(s(t)=t^3-3t^2+3t+10\), trong đó thời gian \(t\) tính bằng giây và quãng đường \(s\) tính bằng mét. Tính gia tốc của chất điểm tại thời điểm chất điểm dừng lại.
Ta có \(v(t)=s'(t)=3t^2-6t+3\), \(v(t)=0\Leftrightarrow 3t^2-6t+3=0\Leftrightarrow t=1\).
Ta có \(a(t)=v'(t)=6t-6\Rightarrow a(1)=0\).
Câu 74:
Cho một vật chuyển động theo phương trình \(s(t)=-t^2+40t+10\) trong đó \(s\) là quãng đường vật đi được (đơn vị m), \(t\) là thời gian chuyển động (đơn vị \(s\)). Tại thời điểm vật dừng lại thì vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu mét?
Ta có \(v(t)=s'(t)=\left(-t^2+40t+10\right)'=-2t+40\).
Tại thời điểm vật dừng lại thì vận tốc bằng 0. Tức là \(v(t)=-2t+40=0\) hay \(t=20\).
Thay vào \(s(t)\) ta được quãng đường vật đi được là \(410\) (m).
Câu 75:
Cho chuyển động thẳng xác định bởi phương trình \(s(t)=2 t^{3}-3 t^{2}+4 t\), trong đó \(t\) được tính bằng giây và \(s\) được tính bằng mét. Tính vận tốc tức thời của vật tại thời điểm gia tốc bằng không.
Ta có \(v(t) =s'(t) =6t^2-6t+4\), gia tốc \(a(t)=v'(t)=12t-6\).
Gia tốc bằng không nghĩa là \(a(t)=0\Leftrightarrow t=\displaystyle\frac{1}{2}\).
Do đó \(v'\left(\displaystyle\frac{1}{2}\right) =2{,}5\) m/s.