khoahoc.vietjack.com

Câu hỏi:

09/09/2026 66 Lưu

a) Một hình nón nội tiếp một hình cầu bán kính bằng 2 dm, hình nón có đỉnh và đường tròn đáy nằm trên mặt cầu (tham khảo hình vẽ).

a) Một hình nón nội tiếp một hình cầu bán kính bằng 2 dm, hình nón có đỉnh và đường tròn đáy nằm trên mặt cầu (tham khảo hình vẽ).     Tính thể tích lớn nhất của hình nón đó. (ảnh 1)

Tính thể tích lớn nhất của hình nón đó.

b) Cho các số thực dương \(a,b\) thỏa mãn \(a + b + 2ab = 4\).

Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P = \frac{{2{a^2}{b^2} + 4}}{{ab}} - \frac{5}{{{a^2} + {b^2}}} + 4\).

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

a) Đặt bán kính mặt cầu là \(R = 6\) dm và gọi chiều cao của hình nón là \(h\) (dm) \(\left( {0 \le h \le 2R = 4} \right).\)

Khi đó, khoảng cách từ tâm mặt cầu đến tâm của đáy nón là \(\left| {R - h} \right| = \left| {2 - h} \right|\) (dm)

Đặt bán kính đáy là \(r\) (dm), theo định lý Pythagore, ta có:

\({r^2} + {\left| {R - h} \right|^2} = {R^2}\)

\({\rm{ }}{r^2} + {\left( {2 - h} \right)^2} = {2^2}\)

Suy ra \({r^2} = 4 - \left( {{h^2} - 4h + 4} \right) = 4h - {h^2}\)

Do đó, theo bất đẳng thức Cauchy 3 số vào thể tích hình nón, ta có:

\({V_{non}} = \frac{1}{3}\pi {r^2}h = \frac{\pi }{3}h\left( {4h - {h^2}} \right) = \frac{{4\pi }}{3}\left( {4 - h} \right) \cdot \frac{h}{2} \cdot \frac{h}{2} \le \frac{{4\pi }}{3} \cdot {\left( {\frac{{4 - h + \frac{h}{2} + \frac{h}{2}}}{3}} \right)^3} = \frac{{256\pi }}{{81}}\) (dm3).

Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi \(4 - h = \frac{h}{2}\) hay \(h = \frac{8}{3}\) (dm)

Vậy thể tích hình nón có giá trị lớn nhất là \(\frac{{256\pi }}{{81}}\) dm3 khi chiều cao của hình nón là \(\frac{8}{3}\) dm.

b) Áp dụng bất đẳng thức Cauchy, ta có:

\(4 = a + b + 2ab \le a + b + \frac{{{{\left( {a + b} \right)}^2}}}{2}\)

\(8 \le 2\left( {a + b} \right) + {\left( {a + b} \right)^2}\)

\(\left( {a + b + 4} \right)\left( {a + b - 2} \right) \ge 0.\)

Vì \(a,b > 0\) nên \(a + b + 4 > 0\), suy ra \(a + b - 2 \ge 0\) hay \(a + b \ge 2\).

Tiếp tục áp dụng bất đẳng thức Bunyakovsky, ta có:

\(2\left( {{a^2} + {b^2}} \right) = \left( {1 + 1} \right)\left( {{a^2} + {b^2}} \right) \ge {\left( {a + b} \right)^2} \ge {2^2} = 4,{\rm{ hay }}{a^2} + {b^2} \ge 2.\)

Từ đó \(P = \frac{{2{a^2}{b^2} + 4}}{{ab}} - \frac{5}{{{a^2} + {b^2}}} + 4\)

\( = \left( {2ab + \frac{2}{{ab}}} \right) + \left( {\frac{2}{{ab}} - \frac{4}{{{a^2} + {b^2}}}} \right) - \frac{1}{{{a^2} + {b^2}}} + 4\)

\( = 2\left( {ab + \frac{1}{{ab}}} \right) + \frac{{2{{\left( {a - b} \right)}^2}}}{{ab\left( {{a^2} + {b^2}} \right)}} - \frac{1}{{{a^2} + {b^2}}} + 4\)

\(\mathop \ge \limits^{BDT{\kern 1pt} {\kern 1pt} Cauchy} {\mkern 1mu} 2 \cdot 2\sqrt {ab \cdot \frac{1}{{ab}}} - \frac{1}{2} + 4{\rm{ }}\)

\( = 4 + 4 - \frac{1}{2} = \frac{{15}}{2}.\)

Dấu "=" xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = 1\).

Vậy giá trị nhỏ nhất của \(P\) là \(\frac{{15}}{2}\) khi \(a = b = 1\).

Đang tải chế độ Học...

Hot: 1000+ đề thi giữa kì 1 lớp 1-12 đầy đủ các môn (Update 2026) (chỉ từ 60k). Tải ngay

ĐẶC QUYỀN VIP

Đăng ký VIP để học và luyện thi không giới hạn

Trọn bộ quyền lợi trên Vietjack, trong một tài khoản.

  • Phòng luyện thi cấp tốc: ĐGNL - ĐGTD, Tốt nghiệp THPT, Ôn vào 10, Ôn vào 6, Ôn Giữa kì/Cuối kì
  • Hơn 200K đề thi thử, đề minh hoạ, chính thức các năm
  • Với 3tr+ câu hỏi theo các mức độ Nhận biết, Thông hiểu, Vận dụng
  • Tải xuống đề thi [DOCX] với đầy đủ đáp án
  • Xem hàng ngàn bài giảng đính kèm củng cố thêm kiến thức
  • Bao gồm tất cả các bậc từ Tiểu học đến Đại học
  • Chặn hiển thị quảng cáo tăng khả năng tập trung ôn luyện
  • Đăng ký ngay

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

A. \(x < 3\).             
B. \(x < 6\).           
C. \(x > - 6\).        
D. \(x > 3\).

Lời giải

Đáp án đúng là: D

Giải bất phương trình

\(2x - 6 > 0\)

\(2x > 6\)

\(x > 3\).

Lời giải

Xét phương trình \({x^2} - 2x - 4 = 0\) có \(\Delta = {\left( { - 2} \right)^2} - 4.\left( { - 4} \right) = 4 + 16 = 20 > 0\)

nên suy ra phương trình đã cho có 2 nghiệm phân biệt.

Theo hệ thức Viète: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{x_1} + {x_2} = \frac{{ - b}}{a} = 2}\\{{x_1}{x_2} = \frac{c}{a} = - 4}\end{array}} \right.\)

Khi đó:

\[T = \frac{{3{x_1}}}{{{x_2} + 1}} + \frac{{3{x_2}}}{{{x_1} + 1}} = \frac{{3{x_1}\left( {{x_1} + 1} \right) + 3{x_2}\left( {{x_2} + 1} \right)}}{{\left( {{x_1} + 1} \right)\left( {{x_2} + 1} \right)}}\]

\[ = \frac{{3x_1^2 + 3{x_1} + 3x_2^2 + 3{x_2}}}{{{x_1}{x_2} + {x_1} + {x_2} + 1}} = \frac{{3{{\left( {{x_1} + {x_2}} \right)}^2} - 6{x_1}{x_2} + 3\left( {{x_1} + {x_2}} \right)}}{{{x_1}{x_2} + \left( {{x_1} + {x_2}} \right) + 1}}\]

\[ = \frac{{3 \cdot {2^2} - 6\left( { - 4} \right) + 3 \cdot 2}}{{ - 4 + 2 + 1}} = \frac{{42}}{{ - 1}} = - 42.\]

Vậy \(T = - 42\).

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 5

A. \(\left( {1;2} \right)\).                      
B. \(\left( { - 1;1} \right)\).     
C. \(\left( { - 1; - 1} \right)\). 
D. \(\left( {1;0} \right)\).

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 6

A. \(\sqrt 2 \).         
B. \(7\sqrt 2 \).     
C. \(5\sqrt 2 \).     
D. \(11\sqrt 2 \).

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP