JavaScript is required

Câu hỏi:

PHẦN III. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn.
Hai con tàu đang ở cùng một vĩ tuyến và cách nhau 6 hải lí. Cả hai tàu đồng thời cùng khởi hành. Tàu chạy về hướng Nam với vận tốc 5 hải lí/ giờ, còn tàu chạy về vị trí hiện tại của tàu với vận tốc 7 hải lí/ giờ. Hỏi sau bao nhiêu giờ thì khoảng cách giữa hai tàu là bé nhất (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)?

Trả lời:

Đáp án đúng:


Gọi $t$ là thời gian (giờ) sau khi hai tàu khởi hành.
Sau thời gian $t$, tàu $A$ đi được quãng đường $5t$ hải lí về phía Nam.
Sau thời gian $t$, tàu $B$ đi được quãng đường $7t$ hải lí về phía vị trí ban đầu của tàu $A$.
Ta có thể biểu diễn vị trí của hai tàu trên mặt phẳng tọa độ Oxy, với tàu A xuất phát từ gốc tọa độ (0,0) và tàu B xuất phát từ điểm (6,0).
Sau thời gian t, tọa độ của tàu A là (0, -5t) và tọa độ của tàu B là (6 - 7t*cos(α), -7t*sin(α)), với α là góc giữa hướng đi của tàu B và trục Ox.
Tuy nhiên, do tàu B chạy về vị trí của tàu A nên ta có thể sử dụng định lý cosin để tính khoảng cách giữa hai tàu sau thời gian t.
Khoảng cách $d$ giữa hai tàu sau thời gian $t$ là:
$d^2 = (5t)^2 + (7t)^2 - 2 * 5t * 7t * cos(90^{\circ}) + 6^2$
$d^2 = (5t)^2 + (6)^2 + (7t)^2 - 2 * 6 * 7t * cos(\theta)$
$d^2 = (5t)^2 + (7t)^2 + 6^2 - 2 * 5t * 7t * 0$
$d^2 = 25t^2 + 49t^2 + 36$
$d^2 = 74t^2 - 84t + 36$
Để tìm thời gian $t$ sao cho khoảng cách $d$ là nhỏ nhất, ta cần tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số $f(t) = d^2 = 74t^2 + 36$.
Ta tìm đạo hàm của $f(t)$ và giải phương trình $f'(t) = 0$:
$f'(t) = 148t - 84$
$148t - 84 = 0$
$t = \frac{84}{148} = \frac{21}{37} \approx 0.567$
Vậy $t \approx 0.57$ giờ.
Nếu tàu B chạy theo hướng Nam thì khoảng cách giữa 2 tàu là: $d(t)=\sqrt{6^2+(7t-5t)^2} = \sqrt{36+4t^2}$ --> Min tại t=0, d=6.
Do tàu B chạy về vị trí tàu A nên ta dùng định lý cosin để tính khoảng cách giữa 2 tàu.
$d^2 = (5t)^2 + (7t)^2 - 2 * (5t) * (7t) * cos(θ)$
Với θ là góc giữa hướng nam và hướng tàu B.
Sau thời gian t, khoảng cách $d$ giữa hai tàu là:
$d(t)^2=(5t)^2 + (7t)^2 -2(5t)(7t)cos90 + 6^2$
$d(t) = \sqrt{36 + (2t)^2}$ -> min =6 khi t=0
Gọi x là khoảng cách tàu B đi được đến vị trí hiện tại của tàu A. Ta có $x = 7t$.
Áp dụng định lý cosin:
$d^2 = (5t)^2 + x^2 - 2(5t)(x)cos(θ)$
$d^2 = 5t^2 + (6-7t)^2 = 25t^2 + 36 - 84t + 49t^2 = 74t^2 -84t +36$
$t = -b/2a = 84/148 \approx 0.567$
$d(t) = \sqrt{(5t)^2+(6-7t)^2}$
Giá trị gần nhất là 0.54 giờ

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

Câu hỏi liên quan