Theo Định luật Hooke, lực cần dùng để kéo giãn lò xo thêm \(x\) mét từ độ dài tự nhiên là \(f\left( x \right) = k.x\left( N \right)\) với \(k\left( {N/m} \right)\) là độ cứng của lò xo. Một lực \(50N\) được dùng để kéo giãn lò xo từ \(10cm\)đến độ dài \(15cm\). Hỏi cần thực hiện một công là bao nhiêu để kéo giãn lò xo từ \(15cm\) đến \(20cm\)?

a) ĐÚNG

Ta có \(f\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) nên \(f\left( x \right)\) liên tục tại \(x = 1\).

Do đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} f\left( x \right) = f\left( 1 \right)\)\( \Leftrightarrow m + 1 =  - 3 \Leftrightarrow m =  - 4\).

b) ĐÚNG

Ta có \(F\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}{x^3} - {x^2} + mx + {C_1}\,\,\,\,\,{\rm{khi}}\,\,x \ge 1\\x - 2x{}^2\,\, + {C_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{\rm{khi}}\,\,x < 1\end{array} \right.\)

\(F\left( { - 2} \right) = \left( { - 2} \right) - 2.{\left( { - 2} \right)^2} + {C_2} = {C_2} - 10 \Rightarrow {C_2} = 10 - 6 = 4\).

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} F\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} \left( {{x^3} - {x^2} + mx + {C_1}} \right) = m + {C_1}\).

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} F\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} \left( {x - 2{x^2} + {C_2}} \right) =  - 1 + {C_2} = 3\).

Ta lại có \(F\left( x \right)\) liên tục tại \(x = 1\).

Do đó \(\mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ - }} F\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {1^ + }} F\left( x \right) = F\left( 1 \right)\)\[ \Leftrightarrow m + {C_1} = 3 \Leftrightarrow {C_1} = 3 - m = 7\].

Vậy \(F\left( x \right) = \left\{ \begin{array}{l}{x^3} - {x^2} - 4x + 7\,\,\,\,\,{\rm{khi}}\,\,x \ge 1\\x - 2x{}^2\,\, + 4\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{\rm{khi}}\,\,x < 1\end{array} \right.\).

c) SAI

Ta có \[\int\limits_{ - 1}^5 {f\left( x \right)dx}  = \int\limits_{ - 1}^1 {f\left( x \right)dx}  + \int\limits_1^5 {f\left( x \right)dx}  = \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {1 - 4x} \right)dx}  + \int\limits_1^5 {\left( {3{x^2} - 2x - 4} \right)dx}  = 86\]

d) SAI

Đặt \(t = \ln x \Rightarrow dt = \frac{1}{x}dx\).

Khi \(x = 1 \Rightarrow t = 0\);

Khi \(x = {e^2} \Rightarrow t = 2\).

Do đó

Chọn D

Ta có: \[\int\limits_0^1 {\left( {3x + 1} \right)\left( {x + 3} \right){\rm{d}}x}  = \int\limits_0^1 {\left( {3{x^2} + 10x + 3} \right){\rm{d}}x}  = \left. {\left( {{x^3} + 5{x^2} + 3x} \right)} \right|_0^1 = 9\].

\[\begin{array}{l}f(x) = \int {(2{{\cos }^2}} x + 1){\rm{d}}x = \int {\left( {2\left( {\frac{{1 + \cos 2x}}{2}} \right) + 1} \right)} {\rm{d}}x = \int {\left( {\cos 2x + 2} \right)} {\rm{d}}x\\ = \int {\cos 2x{\rm{d}}x + \int {2{\rm{d}}x} }  = \frac{{\sin 2x}}{2} + 2x + C.\end{array}\]

Lại có \(f(0) = 4 \Leftrightarrow C = 4 \Rightarrow f(x) = \frac{{\sin 2x}}{2} + 2x + 4.\)