Câu hỏi:

07/01/2026 90 Lưu

Bạn Minh sử dụng \(12\) thanh sắt gắn thành một hình hộp chữ nhật với kích thước ba cạnh lần lượt là \(20{\rm{cm}}\), \(30{\rm{cm}}\), \(60{\rm{cm}}\). Vào lúc ánh nắng mặt trời vuông góc với mặt sân, Minh để hình hộp đó trong không trung. Các cạnh hình hộp được in bóng là các đoạn thẳng trên mặt sân. Giả sử rằng các tia nắng song song với nhau và mặt sân phẳng. Giá trị lớn nhất của tổng độ dài bóng tất cả các cạnh hình hộp chữ nhật (đơn vị cm) có dạng \(a + b\sqrt {13} \)\(\left( {a,b \in {\mathbb{N}^*}} \right)\). Tính \(a + b\).

Bạn Minh sử dụng \(12\) thanh sắt gắn thành một hình hộp chữ nhật với kích thước ba cạnh lần lượt là \(20{\rm{cm}}\), \(30{\rm{cm}}\), \(60{\rm{cm}}\) (ảnh 1)

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Đáp án:

280

Giả sử \(AB = 20{\rm{cm}}\), \(AC = 30{\rm{cm}}\), \(BC = 60{\rm{cm}}\).

Gọi \(M\), \(N\), \(P\), \(Q\) lần lượt là hình chiếu của \(A\), \(B\), \(C\), \(D\) lên mặt sân và \(\alpha \), \(\beta \), \(\gamma \) lần lượt là góc của các đường thẳng \(AB\), \(AC\), \(AD\) với mặt sân (khi cạnh hình hộp song song với mặt sân thì ta coi góc bằng \(0\)).

Tổng độ dài bóng tất cả các cạnh hình hộp chữ nhật:

\(S = 4\left( {MN + MP + MQ} \right) = 40\left( {2\cos \alpha  + 3\cos \beta  + 6\cos \gamma } \right)\).

+ Trường hợp 1: Có đúng hai góc bằng \(0\).

Giả sử \[\beta  = \gamma  = 0\]. Khi đó: \[\alpha  = 90^\circ  \Rightarrow {\sin ^2}\alpha  + {\sin ^2}\beta  + {\sin ^2}\gamma  = 1\].

+ Trường hợp 2: Có đúng một góc bằng \(0\).

Bạn Minh sử dụng \(12\) thanh sắt gắn thành một hình hộp chữ nhật với kích thước ba cạnh lần lượt là \(20{\rm{cm}}\), \(30{\rm{cm}}\), \(60{\rm{cm}}\) (ảnh 2)

Giả sử \[\gamma  = 0\]. Gọi \[E\], \[F\] lần lượt là giao điểm của \(AB\), \(AC\) với mặt phẳng sân.

Do \[\Delta AEF\] vuông tại \[A\] nên \[{\sin ^2}\alpha  + {\sin ^2}\beta  + {\sin ^2}\gamma  = 1\].

+ Trường hợp 3: Cả ba góc \(\alpha \), \(\beta \), \(\gamma \) đều nhỏ hơn \(90^\circ \).

Bạn Minh sử dụng \(12\) thanh sắt gắn thành một hình hộp chữ nhật với kích thước ba cạnh lần lượt là \(20{\rm{cm}}\), \(30{\rm{cm}}\), \(60{\rm{cm}}\) (ảnh 3)

Gọi \[E\], \[F\], \[K\] lần lượt là giao điểm của \(AB\), \(AC\), \(AD\) với mặt phẳng sân; \[H\] là trực tâm \[\Delta EFK\]. Khi đó:

\[\frac{1}{{A{H^2}}} = \frac{1}{{A{E^2}}} + \frac{1}{{A{F^2}}} + \frac{1}{{A{K^2}}} \Rightarrow \frac{{A{H^2}}}{{A{E^2}}} + \frac{{A{H^2}}}{{A{F^2}}} + \frac{{A{H^2}}}{{A{K^2}}} = 1 \Rightarrow {\sin ^2}\alpha  + {\sin ^2}\beta  + {\sin ^2}\gamma  = 1\].

Với mọi trường hợp, ta luôn có: \[{\sin ^2}\alpha  + {\sin ^2}\beta  + {\sin ^2}\gamma  = 1 \Rightarrow {\cos ^2}\alpha  + {\cos ^2}\beta  + {\cos ^2}\gamma  = 2\].

Đặt \[x = \cos \alpha \], \[y = \cos \beta \], \[z = \cos \gamma \]\[\left( {0 \le x,y,z \le 1} \right)\] nên \[{x^2} + {y^2} + {z^2} = 2\].

Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki:

\[2x + 3y \le \sqrt {13\left( {{x^2} + {y^2}} \right)}  = \sqrt {13\left( {2 - {z^2}} \right)}  \Rightarrow S \le 40\left[ {\sqrt {13\left( {2 - {z^2}} \right)}  + 6z} \right] = 40\left( {\sqrt {26 - 13{z^2}}  + 6z} \right)\].

Xét hàm số: \[f\left( z \right) = \sqrt {26 - 13{z^2}}  + 6z \Rightarrow f'\left( z \right) = 6 - \frac{{13z}}{{\sqrt {26 - 13{z^2}} }}\], \[0 \le z \le 1\].

Ta có \[f'\left( z \right) = 0 \Leftrightarrow 6\sqrt {26 - 13{z^2}}  = 13z \Leftrightarrow z = \frac{{6\sqrt 2 }}{7} \notin \left[ {0;1} \right]\]; \[f\left( 0 \right) = \sqrt {26} \]; \[f\left( 1 \right) = 6 + \sqrt {13} \].

Vậy \[{S_{\max }} = 40\left( {6 + \sqrt {13} } \right) = 240 + 40\sqrt {13}  \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 240\\b = 40\end{array} \right. \Rightarrow a + b = 240 + 40 = 280\].

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Người ta thường dùng cẩu trục tháp (như hình vẽ) để vận chuyển vật liệu xây dựng; thân tháp vuông góc với mặt đất, cần nâng vuông góc thân tháp dùng để làm điểm tựa nâng vật liệu, trên cần nâng có bộ phận gọi là xe con, có thể chạy dọc cần nâng nhằm di chuyển vật liệu. Ban đầu vật liệu ở mặt đất, cẩu trục dùng móc cẩu nâng vật liệu lên cao theo phương thẳng đứng và cao hơn \(1\) m so với vị trí trí điểm đặt vật cần dịch chuyển đến, sau đó giữ nguyên độ cao và cẩu trục quay cần nâng một góc \(\alpha  \in ({0^^\circ };{180^^\circ })\) sao cho quỹ đạo tạo thành một cung tròn cho đến khi mặt phẳng \((P)\) chứa cần nâng và điểm cần đặt vuông góc với mặt đất (vật liệu và điểm cần đặt cùng nằm trên một nửa mặt phẳng \((P)\) so với thân tháp). Tiếp đến điều chỉnh xe con nhằm di chuyển và hạ vật liệu xuống \(1\) m theo phương thẳng đứng đúng vị trí cần đặt. Giả sử rằng trong không gian với hệ trục tọa độ \(Oxyz\), thân tháp là trục \(Oz\) và mặt đất là mặt phẳng \(Oxy\) (đơn vị tính bằng mét); vị trí ban đầu của vật liệu là điểm \(A(6\,;8\,;0)\) và vị trí cần đặt vật liệu là điểm \(B(4\,; - 3\,;15)\). Tính quãng đường vật liệu đã di chuyển (Kết quả làm tròn đến hàng phần chục).

Người ta thường dùng cẩu trục tháp (như hình vẽ) để vận chuyển vật liệu xây dựng (ảnh 1)

Lời giải

Người ta thường dùng cẩu trục tháp (như hình vẽ) để vận chuyển vật liệu xây dựng (ảnh 2)

Gọi \(A'\), \(B'\) lần lượt là hình chiếu của điểm \(A\) và điểm \(B\) trên mặt phẳng \((Oxy)\).

Lúc đầu vật liệu ở vị trí \(A'(6;8)\) di chuyển thẳng đứng theo phương song song với phương của trục \(Oz\) một quãng đường \(16\,m\) (phải cao hơn độ cao \(15\,m\)của vị trí điểm đến \(1\,m\)).

Tiếp theo cẩu trục quay cần nâng di chuyển từ vị trí điểm \(A'\) đến vị trí điểm \(A''\) (di chuyển một góc có độ lớn \({90^^\circ }\)), khi đó vật liệu di chuyển một quãng đường:

\(l = R\alpha  = OA' \cdot \frac{\pi }{2} = 10 \cdot \frac{\pi }{2} = 5\pi \) \(\left( m \right)\)

Tiếp đến điều chỉnh xe con nhằm di chuyển từ vị trí \(A''\) đến vị trí \(B'\) (với \(B'\) là trung điểm của \(OA''\)), tức là vật liệu di chuyển quãng đường \(A''B' = 5\,m\).

Cuối cùng móc cẩu hạ vật liệu xuống \(1\,m\) theo phương thẳng đứng đúng vị trí cần đặt là điểm \(B(4; - 3;15)\).

Vậy tổng quãng đường di chuyển của vật liệu là:

\(16 + 5\pi  + 5 + 1 = 22 + 5\pi  \approx 37,7\,m\).

Lời giải

Nhà thầy Minh cách bờ biển Bãi Cháy \[1{\rm{km}}.\] (ảnh 2)

Gọi nhà ở điểm \(A\), chợ ở điểm \(D\), đoạn trên bờ biển là \(BC = 500{\rm{m}}{\rm{.}}\)

Độ dài đoạn \(AH = 1000 - 400 = 600{\rm{m}}{\rm{, }}HD = \sqrt {D{A^2} - A{H^2}}  = 800{\rm{m}}{\rm{.}}\)

Gọi \(M = {{\rm{T}}_{\overrightarrow {BC} }}(M),M'\) đối xứng với \(M\) qua bờ sông. Khi đó, \(MB = MC = M'C.\) Gọi \(C\) là giao điểm của \(M'D\) với bờ sông.

Ta được

\(\begin{array}{l}MB + BC + CD + DA = MC + 500 + CD + 1000 = 1500 + MC + CD\\ &  = 1500 + M'C + CD \ge 1500 + M'D = 1500 + \sqrt {{{1400}^2} + {{200}^2}}  \approx 2914{\rm{m}}{\rm{.}}\end{array}\)

Câu 3

a) [NB] Đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng \(x =  - 1\).

Đúng
Sai

b) [TH] Hàm số đồng biến trên khoảng \(\left( {0; + \infty } \right)\).

Đúng
Sai

c) [TH] Đồ thị hàm số có 2 trục đối xứng, trong đó có một trục đối xứng là đường thẳng \(y = \left( {p + \sqrt q } \right)\left( {x + 1} \right) - r\) (\(p,q,r\)là các số nguyên). Khi đó \(p + q + r = 4\).

Đúng
Sai
d) [VD,VDC] Điểm \(M\left( {1212;2025} \right)\) và hai điểm cực trị của đồ thị hàm số thẳng hàng.
Đúng
Sai

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 4

a) [TH] Hàm số \(y = f\left( x \right)\) nghịch biến trên khoảng \(\left( { - 2025;2026} \right)\).

Đúng
Sai

b) [TH] Phương trình \(f\left( x \right) = 2013\) có nghiệm là \(x = e - 1\).

Đúng
Sai

c) [NB] Tập xác định của hàm số \(y = f\left( x \right)\) là \(D = \left( { - 1; + \infty } \right)\).

Đúng
Sai
d) [VD,VDC] Số nghiệm nguyên của bất phương trình \(f\left( x \right) > {\ln ^2}\left( {x + 1} \right) + 2013\) là 2.
Đúng
Sai

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP