Ngày Hạ Chí chỉ khoảng thời gian bắt đầu mùa hè tại Bắc bán cầu và mùa đông ở Nam bán cầu. Hiện tượng này xảy ra khi một trong hai cực của Trái Đất có độ nghiêng tối đa về phía Mặt Trời. Vào ngày hạ chí, Trái Đất sẽ nhận lượng bức xạ lớn, thời gian ngày dài hơn đêm, trời lâu tối và nhanh sáng. Thậm chí, một số thành phố ở Bắc Âu còn có hiện tượng đêm trắng, tức là hoàn toàn không có ban đêm. Số giờ có ánh sáng của thành phố \(A\) trong ngày thứ \(t\) của một năm không nhuận được cho bởi hàm số \(d\left( t \right){\kern 1pt} \, = \,3\sin \left[ {\frac{\pi }{{182}}\left( {t - 180} \right) + 12} \right]\) với \(t \in \mathbb{Z}\) và \(0 < t \le 365\). Bạn An đến thành phố \(A\)và được biết hôm ấy là ngày Hạ Chí, ngày có nhiều ánh sáng mặt trời nhất trong năm của thành phố đó. Hỏi An đến thành phố \(A\) vào ngày nào trong năm?

Ta có $\cos 5x=\cos \left(x+\frac{\pi }{4}\right)\iff \left[\begin{array}{l}5x=x+\frac{\pi }{4}+k2\pi \\ 5x=-x-\frac{\pi }{4}+k2\pi \end{array}\right.\iff \left[\begin{array}{l}4x=\frac{\pi }{4}+k2\pi \\ 6x=-\frac{\pi }{4}+k2\pi \end{array}\right.\iff \left[\begin{array}{l}x=\frac{\pi }{16}+k\frac{\pi }{2}\\ x=-\frac{\pi }{24}+k\frac{\pi }{3}\end{array}\right.\left(k\in \mathbb{Z}\right)$

+ Với nghiệm \(x = \frac{\pi }{{16}} + k\frac{\pi }{2}\) ta có: \( - 2024 \le \frac{\pi }{{16}} + k\frac{\pi }{2} \le 2024 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} - 1288,6 \le k \le 1288,4\\k \in \mathbb{Z}\end{array} \right.\).

Suy ra có 2577 nghiệm thoả mãn.

+ Với nghiệm \(x = - \frac{\pi }{{24}} + k\frac{\pi }{3}\) ta có: \( - 2024 \le - \frac{\pi }{{24}} + k\frac{\pi }{3} \le 2024 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} - 1932,7 \le k \le 1932,9\\k \in \mathbb{Z}\end{array} \right.\).

Suy ra có 3865 nghiệm thoả mãn.

Vậy có 6442 nghiệm thoả mãn.

Đáp án: 6442.

Ta có \(h = \left| x \right| = \left| {1,5\cos \left( {\frac{{t\pi }}{4}} \right)} \right| \le 1,5\).

Vật ở xa vị trí cân bằng nhất nghĩa là \(h = 1,5\,\;{\rm{m}}\).

Khi đó, \(\cos \left( {\frac{{t\pi }}{4}} \right) =  \pm 1 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{t\pi }}{4} = k2\pi }\\{\frac{{t\pi }}{4} = \pi  + k2\pi }\end{array} \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{t = 8k}\\{t = 4 + 8k}\end{array}\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)} \right.} \right.\).

Vậy trong 10 giây đầu tiên thì vật ở xa vị trí cân bằng nhất tại các thời điểm \(t = 0,t = 4,t = 8\) (giây).

Khi vật ở vị trí cân bằng thì \(x = 0 \Leftrightarrow 1,5\cos \left( {\frac{{t\pi }}{4}} \right) = 0 \Leftrightarrow \cos \left( {\frac{{t\pi }}{4}} \right) = 0\)

\( \Leftrightarrow \frac{{t\pi }}{4} = \frac{\pi }{2} + k\pi  \Rightarrow t = 2 + 4k\,\,\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\).

Vậy trong khoảng từ 0 đến 20 giây thì vật ở vị trí cân bằng tại các thời điểm \(t = 2,\,t = 6,\)\(t = 10,t = 14,t = 18\) (giây); tức là có 5 lần vật qua vị trí cân bằng.

Đáp án:           a) Đúng,          b) Sai,             c) Đúng,          d) Sai.