Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
Mục tiêu
- Chuyển một bài toán thực tế thành bài toán tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của một hàm số trên một miền.
- Giải các bài toán tối ưu về diện tích, thể tích, vật liệu, chi phí, lợi nhuận và đường đi.
- Dùng đạo hàm để tính vận tốc, gia tốc và tốc độ thay đổi của một đại lượng.
- Trả lời đầy đủ, có đơn vị, và kiểm tra kết quả có hợp lí không.
Ghi nhớ
- Bốn bước: chọn ẩn và điều kiện → lập hàm số → tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất trên miền → kết luận có đơn vị.
- Miền là một khoảng: dùng bảng biến thiên. Miền là một đoạn: so sánh giá trị tại điểm tới hạn và hai đầu mút.
- Chuyển động: , ; vận tốc lớn nhất thường đạt khi .
- là tốc độ thay đổi tức thời của tại ; dấu âm nghĩa là đại lượng đang giảm.
- Luôn kiểm tra kết quả: có thoả điều kiện không, có hợp lí với thực tế không.
Bài tập
Bài 1
Một vật chuyển động trên đường thẳng với quãng đường (mét) sau giây. Tìm các thời điểm vận tốc bằng , và tính gia tốc tại các thời điểm đó.
Bài 2
Bác Hùng rào một mảnh vườn hình chữ nhật có diện tích m², một cạnh dựa vào bức tường có sẵn (không cần rào). Tìm kích thước vườn để tổng chiều dài hàng rào là nhỏ nhất.
Bài 3
Từ một tấm bìa hình vuông cạnh cm, người ta cắt bốn hình vuông bằng nhau cạnh cm ở bốn góc rồi gấp lên thành một chiếc hộp không nắp. Tìm để thể tích hộp lớn nhất.
Bài 4
Dân số của một thị trấn sau năm (tính từ năm 2025) được ước tính là (nghìn người). Tính tốc độ tăng dân số tại thời điểm . Về lâu dài dân số tiến tới khoảng bao nhiêu?
Bài 5
Một khách sạn có phòng. Với giá nghìn đồng mỗi đêm thì kín phòng; cứ tăng giá thêm nghìn đồng thì có thêm một phòng bị bỏ trống. Gọi là số lần tăng giá () và là doanh thu mỗi đêm (nghìn đồng). Mỗi khẳng định sau đúng hay sai?
a) .
b) đồng biến trên khoảng .
c) Doanh thu lớn nhất khi giá phòng là nghìn đồng.
d) Doanh thu lớn nhất mỗi đêm là đồng.
Bài 6
Một lon nước hình trụ có nắp, thể tích cm³. Tìm bán kính đáy (cm) để tốn ít vật liệu nhất (làm tròn đến hàng phần trăm).
Bài 7
Trong một đợt cúm, số người mắc bệnh tính đến ngày thứ được ước tính là (). Tốc độ lây lan là (người/ngày). Ngày nào tốc độ lây lan lớn nhất, và tốc độ đó là bao nhiêu?
Bài 8
Một xe tải chạy quãng đường km với vận tốc không đổi (km/h), . Mỗi giờ chạy xe tốn nghìn đồng (lương, khấu hao) cộng với tiền nhiên liệu nghìn đồng. Chọn để tổng chi phí chuyến đi nhỏ nhất.
Bài 9 Ôn tập
Một tấm tôn rộng cm được gấp thành máng nước: đáy rộng cm, hai thành mỗi bên rộng cm, mỗi thành nghiêng ra ngoài một góc so với phương thẳng đứng (). Tìm để diện tích mặt cắt của máng lớn nhất.
Bài 10 Thử thách
Một ô cửa sổ hình chữ nhật được đặt trong một khung hình bán nguyệt bán kính dm, một cạnh của cửa nằm trên đường kính. Tìm kích thước cửa để diện tích cửa lớn nhất.
Kiểm tra mini
Làm trong 15 phút, không xem lại bài. Phần I khoanh một chữ cái; Phần II ghi Đ hoặc S cho từng ý; Phần III ghi đáp số vào ô.
Phần I. Trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn
Phần II. Trắc nghiệm đúng sai
| a) Vận tốc của quả bóng là (m/s). | Đ / S |
| b) Quả bóng đạt độ cao lớn nhất tại thời điểm giây. | Đ / S |
| c) Độ cao lớn nhất của quả bóng là m. | Đ / S |
| d) Tốc độ của quả bóng lúc chạm đất lớn hơn m/s. | Đ / S |
Phần III. Trắc nghiệm trả lời ngắn
Điểm: ........ / 10
Gợi ý (chỉ xem khi bí)
Kiến thức: , .
Gợi ý các bước:
- Tính và giải .
- Tính tại từng nghiệm.
Kiến thức: các bước giải bài toán tối ưu; tìm giá trị nhỏ nhất trên bằng bảng biến thiên.
Gợi ý các bước:
- Gọi là cạnh vuông góc với tường; cạnh song song với tường là .
- Hàng rào dài ; tìm giá trị nhỏ nhất.
Kiến thức: hộp có đáy là hình vuông cạnh và chiều cao , với .
Gợi ý các bước:
- Lập .
- Tính , phân tích thành nhân tử, chỉ giữ nghiệm thuộc .
Kiến thức: tốc độ thay đổi tức thời là ; giá trị về lâu dài là (tiệm cận ngang).
Gợi ý các bước:
- Tính bằng công thức đạo hàm của thương.
- Thay và tính giới hạn.
Kiến thức: doanh thu = giá một phòng số phòng được thuê.
Gợi ý các bước:
- Viết giá và số phòng theo .
- Tính , tìm điểm .
- Tính giá phòng và doanh thu tại điểm đó.
Kiến thức: thể tích ; diện tích toàn phần .
Gợi ý các bước:
- Từ , viết theo và lập .
- Giải và kiểm tra dấu.
Kiến thức: tìm giá trị lớn nhất của trên đoạn .
Gợi ý các bước:
- Tính .
- Giải và so sánh với hai đầu mút.
Kiến thức: thời gian chạy là giờ; tổng chi phí bằng chi phí mỗi giờ nhân thời gian.
Gợi ý các bước:
- Lập .
- Tìm giá trị nhỏ nhất trên đoạn .
Kiến thức: mặt cắt là hình thang có chiều cao , đáy nhỏ , đáy lớn ; đạo hàm của , và công thức (lớp 11).
Gợi ý các bước:
- Lập .
- Tính và đưa về phương trình theo .
- So sánh với giá trị tại .
Kiến thức: nếu nửa chiều rộng của cửa là thì đỉnh trên của cửa nằm trên nửa đường tròn, nên chiều cao là (định lí Pythagore).
Gợi ý các bước:
- Lập với .
- Tính , giải .
Tự đánh giá
| # | Tự làm được | Cần gợi ý | Chưa làm được |
|---|---|---|---|
| 1 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 2 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 3 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 4 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 5 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 6 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 7 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 8 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 9 | ☐ | ☐ | ☐ |
| 10 | ☐ | ☐ | ☐ |
Làm lại các bài chưa đúng sau: ☐ 1 ngày ☐ 3 ngày ☐ 7 ngày
Quét mã để xem lời giải từng bước