Câu hỏi:

19/08/2025 299 Lưu

Một tàu đổ bộ tiếp cận Mặt Trăng theo cách tiếp cận thẳng đứng và đốt cháy các tên lửa hãm ở độ cao 250 km so với bề mặt của Mặt Trăng. Trong khoảng 50 giây đầu tiên kể từ khi đốt cháy các tên lửa hãm, độ cao h của con tàu so với bề mặt của Mặt Trăng được tính (gần đúng) bởi hàm:

h(t) = -0,01t3 + 1,1t2 - 30t+250, trong đó t là thời gian tính bằng giây và h là độ cao tính bằng kilômét (Nguồn: A. Bigalke et al., Mathematik, Grundkurs ma-1, Cornelsen 2016).

a) Vẽ đồ thị của hàm số y= h(t) với 0≤ t ≤50 (đơn vị trên trục hoành là 10 giây, đơn vị trên trục tung là 10 km).

b) Gọi v(t) là vận tốc tức thời của con tàu ở thời điểm t (giây) kể từ khi đốt cháy các tên lửa hãm với 0 ≤ t ≤50. Xác định hàm số v(t).

c) Vận tốc tức thời của con tàu lúc bắt đầu hãm phanh là bao nhiêu? Tại thời điểm t = 25 (giây) là bao nhiêu?

d) Tại thời điểm t = 25 (giây), vận tốc tức thời của con tàu vẫn giảm hay đang tăng trở lại?

e) Tìm thời điểm t (0 ≤ t ≤50) sao cho con tàu đạt khoảng cách nhỏ nhất so với bề mặt của Mặt Trăng. Khoảng cách nhỏ nhất này là bao nhiêu?

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

a) Xét hàm số \(h(t) =  - 0,01{t^3} + 1,1{t^2} - 30t + 250\) với \(t \in [0;50]\).

Ta có \(h(t) =  - 0,03{t^2} + 2,2t - 30\);

Trên khoảng \((0;50),h(t) = 0\) khi \(t \approx 18\).

\(h(0) = 250;h(18) = 8,08;h(50) = 250.{\rm{ }}\)

Do đó, \[\min h(t) = 8,08\] tại \({\rm{t}} = 18\) trên đoạn [0. 50]

Vậy tại thời điểm \(t = 18\) giây thì con tàu đạt khoảng cách nhỏ nhất so với bề mặt của Mặt Trăng và khoảng cách nhỏ nhất này bằng \(8,08\;{\rm{km}}\).

b) Xét hàm số \(h(t) =  - 0,01{t^3} + 1,1{t^2} - 30t + 250\) với \(t \in [0;70]\).

Ta có \(h(t) =  - 0,03{t^2} + 2,2t - 30\);

Trên khoảng \((0;70),h(t) = 0\) khi \(t \approx 18\) hoặc \(t \approx 55\).

Bảng biến thiên của hàm số \({\rm{h}}({\rm{t}})\) như sau:

Một tàu đổ bộ tiếp cận Mặt Trăng theo cách tiếp cận thẳng đứng và đốt cháy các tên lửa hãm ở độ cao 250 km (ảnh 1)

Trên khoảng \((0;70)\), đồ thị hàm số \({\rm{h}}({\rm{t}})\) đi qua các điểm \((0;250),(10;50),(50;250)\) và \((60;250)\).

Một tàu đổ bộ tiếp cận Mặt Trăng theo cách tiếp cận thẳng đứng và đốt cháy các tên lửa hãm ở độ cao 250 km (ảnh 2)

c) Ta có \({\rm{v}}({\rm{t}})\) là vận tốc tức thời của con tàu ở thời điểm \(t\) (giây) kế từ khi đốt cháy các tên lửa hām với \(0 \le t \le 50\).

Khi đó \({\rm{v}}({\rm{t}}) = {\rm{h}}({\rm{t}}) =  - 0,03{{\rm{t}}^2} + 2,2{\rm{t}} - 30\) với \({\rm{t}} \in [0;50]\).

d) \(v(25) =  - 0,03 \cdot {25^2} + 2,2 \cdot 25 - 30 = 6,25(\;{\rm{km}}/{\rm{s}})\).

e) Tại thời điếm \(t = 25\) (giây), lúc đó \(t \in (18;55)\), căn cứ vào bảng biến thiên ở câu \({\rm{b}}\) ), ta thấy rằng \(h({\rm{t}}) > 0\), tức là \(v(t) > 0\), vậy vận tốc tức thời của con tàu đang tăng trở lại.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

a) Ta có: \[f(52) = \frac{{26.52 + 10}}{{52 + 5}} = \frac{{1362}}{{57}} \approx 23,895\] (nghìn người).
Vậy số dân của thị trấn vào năm 2022 khoảng 23 895 người.
b) 1) Sự biến thiên
• Giới hạn tại vô cực và đường tiệm cận ngang:
\[\mathop {\lim }\limits_{t \to  + \infty } f(t) = 26\] . Do đó, đường thẳng y = 26 là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số.
\[f'(t) = \frac{{120}}{{{{\left( {t + 5} \right)}^2}}} > 0\] với mọi t≥0.
Bảng biến thiên
Media VietJack
Hàm số ĐB trên nửa khoảng \[\left[ {0; + \infty } \right)\]. Hàm số không có cực trị.

2) Đồ thị

• Giao điểm của đồ thị với trục tung: (0:2).

• Đồ thị hàm số đi qua điểm (1 ; 6).

Vậy đồ thị hàm số \[y = f(t) = \frac{{26t + 10}}{{t + 5}},t \ge 0\] thể hiện như hình vẽ dưới đây:
Số dân của một thị trấn sau t năm kể từ năm 1970 được ước tính bởi công thức: f(t)=26t+10/t+5 (ảnh 1)
c)
c1) Tốc độ tăng dân số vào năm 2022 của thị trấn là: \[f'(52) = \frac{{120}}{{{{\left( {52 + 5} \right)}^2}}} = \frac{{40}}{{1083}}\]
c2)  Ta có: \[f'(t) = 0,192 \Leftrightarrow \frac{{120}}{{{{\left( {t + 5} \right)}^2}}} = 0,192 \Leftrightarrow t = 20{\rm{ }}(do{\rm{ }}t \ge 0)\]
Vậy vào năm 1990, thì tốc độ tăng dân số là 0,192 nghìn người/năm.

Lời giải

a) Theo ý nghĩa cơ học của đạo hàm, vận tốc của vật là v = h’(t)=24,5 – 9,8t (m/s).

Do đó, vận tốc của vật sau 2 giây là v(2) =24,5–9,8.2=4,9 (m/s).
b) Vì h(t) là hàm số bậc hai có hệ số a = –4,9 < 0 nên h(t) đạt giá trị lớn nhất tại \[t =  - \frac{b}{{2a}} = \frac{{24,5}}{{2.4,9}} = 2,5\] (giây). Khi đó, độ cao lớn nhất của vật là h(2,5) = 32,625 (m).
c) Vật chạm đất khi độ cao bằng 0, tức là h=2+24,5t – 4,9t2 =0, hay t \[ \approx \] 5,08 (giây).
Vận tốc của vật lúc chạm đất là v(5,08)=24,5 – 9,8.5,08 = -25,284 (m/s).
Vận tốc âm chứng tỏ chiều chuyển động của vật là ngược chiều dương (hướng lên trên) của trục đã chọn (khi lập phương trình chuyển động của vật).