Bộ đề minh họa môn Toán THPT Quốc gia năm 2022 (đề 26)
-
5071 lượt thi
-
50 câu hỏi
-
90 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
Trong không gian với hệ tọa độ \[Oxyz\], cho mặt phẳng \[\left( P \right):\frac{x}{3} + \frac{y}{2} + \frac{z}{1} = 1\]. Vectơ nào dưới đây là vectơ pháp tuyến của \[\left( P \right)?\]
Đáp án B
Mặt phẳng \[\left( P \right)\] có một VTPT là \(\overrightarrow {{n_1}} = \left( {\frac{1}{3};\frac{1}{2};\frac{1}{1}} \right) = \frac{1}{6}\left( {2;3;6} \right) = \frac{1}{6}\overrightarrow n \Rightarrow \overrightarrow n \) cũng là một VTPT của \(\left( P \right)\).
Câu 2:
Cho \[a > 0,{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} a \ne 1\] và \[x,y\] là hai số thực dương tùy ý. Khẳng định nào sau đây là khẳng định đúng?
Đáp án C
Câu 3:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\]. Biết rằng hàm số f(x) có đạo hàm là \[f'\left( x \right)\] và hàm số \[y = f'\left( x \right)\] có đồ thị như hình vẽ bên. Khẳng định nào sau đây sai?
Đáp án D
Dựa vào đồ thị hàm số \(y = f'\left( x \right)\) ta có bảng xét dấu \(f'\left( x \right)\).
Dựa vào bảng xét dấu ta thấy:
Hàm \(f\left( x \right)\) nghịch biến trên khoảng \(\left( { - \infty ; - 2} \right)\) suy ra A đúng.
Hàm \(f\left( x \right)\) đồng biến trên khoảng \(\left( {1; + \infty } \right)\) suy ra B đúng.
Trên \(\left( { - 1;1} \right)\) thì hàm số \(f\left( x \right)\) luôn tăng suy ra C đúng suy ra chọn D.
Câu 4:
Phương trình \[{4^{2x + 1}} = 32\] có nghiệm là
Đáp án C
Ta có: \({4^{2{\rm{x}} + 1}} = 32 \Leftrightarrow {2^{2\left( {2{\rm{x}} + 1} \right)}} = {2^5} \Leftrightarrow 4{\rm{x}} + 2 = 5 \Leftrightarrow x = \frac{3}{4}\).
Câu 5:
Cho cấp số cộng \[{u_n}\] có các số hạng đầu lần lượt là 5; 9; 13; 17;…Tìm số hạng tổng quát \[{u_n}\] của cấp số cộng?
Đáp án A
Dãy số đã cho là cấp số cộng có \({u_1} = 5;{u_2} = 9 \Rightarrow d = {u_2} - {u_1} = 9 - 5 = 4\).
Do đó \({u_n} = {u_1} + \left( {n - 1} \right)d = 5 + 4\left( {n - 1} \right) = 4n + 1\).
Vậy \({u_n} = 4n + 1\).
Câu 6:
Đồ thị hình bên là của hàm số nào?
Đáp án C
Nhìn từ trái sang phải nhánh cuối cùng của đồ thị đi xuống nên \(a < 0\), loại đáp án A, D.
Điểm \(A\left( {1;2} \right)\) thuộc đồ thị hàm số.
Đồ thị hàm số ở đáp án B không đi qua \(A\left( {1;2} \right)\) vì \(x = 1 \Rightarrow y = 3\).
Đồ thị hàm số ở đáp án C đi qua \(A\left( {1;2} \right)\).
Câu 7:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, phương trình chính tắc của đường thẳng d đi qua điểm \[M\left( {1; - 2;5} \right)\] và vuông góc với mặt phẳng \[\left( \alpha \right):4x - 3y + 2z + 5 = 0\] là
Đáp án A
Ta có d qua \(M\left( {1; - 2;5} \right)\) và nhận \(\overrightarrow {{n_\alpha }} = \left( {4; - 3;2} \right)\) là 1 VTCP.
\( \Rightarrow d:\frac{{x - 1}}{4} + \frac{{y + 2}}{{ - 3}} = \frac{{z - 5}}{2}\).
Câu 8:
Tính thể tích của khối nón có chiều cao bằng 4 và độ dài đường sinh bằng 5.
Đáp án D
Theo định lý Pytago, bán kính đường tròn đáy bằng 3. Khi đó thể tích của khối nón bằng
\(V = \frac{1}{3}.4\pi {.3^2} = 12\pi \).
Câu 9:
Một hộp bi có 7 bi đỏ và 5 bi xanh. Có bao nhiêu cách lấy 2 viên bi có đủ hai màu?
Đáp án A
Có 7 cách lấy 1 viên bi đỏ và 5 cách lấy một viên bi xanh.
Do đó có 7.5 = 35 cách lấy 2 viên bi có đủ hai màu.
Câu 10:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba điểm \[A\left( {3;2; - 3} \right),{\mkern 1mu} B\left( { - 1;2;2} \right),{\mkern 1mu} C\left( {4; - 1; - 2} \right).\] Tìm tọa độ trọng tâm G của tam giác \[ABC.\]
Đáp án B
Giả sử \(G\left( {{x_G};{y_G};{z_G}} \right)\). Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{x_G} = \frac{{3 + \left( { - 1} \right) + 4}}{3} = 2\\{y_G} = \frac{{2 + 2 + \left( { - 1} \right)}}{3} = 1\\{z_G} = \frac{{ - 3 + 2 + \left( { - 2} \right)}}{3} = - 1\end{array} \right. \Rightarrow G\left( {2;1; - 1} \right)\).
Câu 11:
Biết \[\int\limits_0^9 {f\left( x \right)dx} = 37\] và \[\int\limits_0^9 {g\left( x \right)dx} = 16\]. Tính tích phân \[I = \int\limits_0^9 {\left[ {2f\left( x \right) + 3g\left( x \right)} \right]dx} \].
Đáp án A
Tách thành tổng hai tích phân \(I = 2.37 + 3.16 = 122\).
Câu 12:
Cho hình chóp S.ABC có tam giác ABC vuông tại A, \[AB = 2a\], \[AC = 3a\], SA vuông góc với đáy và \[SA = a\]. Thể tích khối chóp S.ABC bằng
Đáp án D
Ta có: \({S_{ABC}} = \frac{1}{2}AB.AC = \frac{1}{2}.2{\rm{a}}.3{\rm{a}} = 3{{\rm{a}}^2}\)
\( \Rightarrow V = \frac{1}{3}{S_{ABC}}.SA = \frac{1}{3}.3{{\rm{a}}^2}.a = {a^3}\).
Câu 13:
Cho số phức \[z = 5 - 2i\]. Tìm số phức \[w = iz + \bar z\].
Đáp án A
Ta có: \[{\rm{w}} = iz + \overline z = i\left( {5 - 2i} \right) + \left( {5 + 2i} \right) = 7 + 7i\].
Câu 14:
Giá trị cực đại \[{y_{CD}}\] của hàm số \[y = {x^3} - 6{x^2} + 9x + 2\] bằng
Đáp án D
Ta có: \(y' = 3{{\rm{x}}^2} - 12{\rm{x}} + 9\)
\(y' = 0 \Leftrightarrow 3{{\rm{x}}^2} - 12{\rm{x}} + 9 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 1\\x = 3\end{array} \right.\).
BBT:
Dựa vào BBT ta thấy giá trị cực đại của hàm số là 6.
Câu 15:
Tìm nguyên hàm của hàm số \[f\left( x \right) = {\left( {3 - 5x} \right)^4}.\]
Đáp án B
Ta có \(\int {f\left( x \right)d{\rm{x}}} = \int {{{\left( {3 - 5{\rm{x}}} \right)}^4}d{\rm{x}}} = \frac{1}{5}\int {{{\left( {5{\rm{x}} - 3} \right)}^4}d\left( {5{\rm{x}} - 3} \right)} = \frac{{\left( {5{\rm{x}} - {3^5}} \right)}}{{25}} + C\).
Câu 16:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] liên tục trên \[\mathbb{R}\backslash \left\{ 0 \right\}\] và có bảng biến thiên như hình dưới:
Hỏi phương trình \[3\left| {f(x)} \right| - 10 = 0\] có bao nhiêu nghiệm?
Đáp án C
Từ giả thiết, ta lập các bảng sau:
Vậy phương trình \(3\left| {f\left( x \right)} \right| - 10 = 0\) có 3 nghiệm.
Câu 17:
Cho hình chóp đều \[SABC\] có \[AB = 2a\], khoảng cách từ A đến \[mp\left( {SBC} \right)\] là \[\frac{{3a}}{2}\]. Tính thể tích hình chóp \[SABC\].
Đáp án D
Gọi M là trung điểm của BC và G là tâm đường tròn ngoại tiếp \(\Delta ABC\).
Do S.ABC là hình chóp đều nên \(SG \bot \left( {ABC} \right)\) và G là trọng tâm \(\Delta ABC\).
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}AM \bot BC\\SG \bot BC\end{array} \right. \Rightarrow BC \bot \left( {SAM} \right)\) hay \(\left( {SBC} \right) \bot \left( {SAM} \right)\) theo giao tuyến SM.
Trong \(\left( {SAM} \right)\), kẻ \(AH \bot {\rm{S}}M,H \in SM \Rightarrow AH \bot \left( {SBC} \right)\).
Vậy \(d\left( {A,(SBC)} \right) = AH = \frac{{3{\rm{a}}}}{2}\).
Vì \(\Delta ABC\) là tam giác đều cạnh 2a nên \(AM = \frac{{2{\rm{a}}\sqrt 3 }}{2} = a\sqrt 3 \) và \({S_{\Delta ABC}} = \frac{{{{\left( {2{\rm{a}}} \right)}^2}\sqrt 3 }}{4} = {a^2}\sqrt 3 \).
Đặt \(SG = x\). Ta có: \(GM = \frac{1}{3}AM = \frac{1}{3}.a\sqrt 3 = \frac{{a\sqrt 3 }}{3}\).
Xét \(\Delta SGM\) vuông tại G ta có: \(SM = \sqrt {S{G^2} + G{M^2}} = \sqrt {{x^2} + {{\left( {\frac{{a\sqrt 3 }}{3}} \right)}^2}} \)
Xét \(\Delta SAM\) ta có: \({S_{\Delta SAM}} = \frac{1}{2}SG.AM = \frac{1}{2}AH.SM \Rightarrow x.a\sqrt 3 = \frac{{3{\rm{a}}}}{2}\sqrt {{x^2} + \frac{{{a^2}}}{3}} \)
\( \Leftrightarrow 4{{\rm{x}}^2} = 3\left( {{x^2} + \frac{{{a^2}}}{3}} \right) \Leftrightarrow x = a\). Do đó: \(SG = a\).
Thể tích khối chóp S.ABC là: \({V_{S.ABC}} = \frac{1}{3}SG.{S_{\Delta ABC}} = \frac{1}{3}.a.{a^2}\sqrt 3 = \frac{{{a^3}\sqrt 3 }}{3}\).
Câu 18:
Cho phương trình \[{z^4} + 2{z^2} - 8 = 0\] có các nghiệm trên tập hợp số phức là \[{z_1},{z_2},{z_3},{z_4}.\] Tính giá trị biểu thức \[F = z_1^2 + z_2^2 + z_3^2 + z_4^2.\]
Đáp án A
PT \( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{z^2} = 2\\{z^2} = - 4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}z_1^2 = z_2^2 = 2\\z_3^2 = z_4^2 = - 4\end{array} \right. \Rightarrow F = - 4\).
Câu 19:
Tính đạo hàm của hàm số \[y = \ln \frac{{x - 1}}{{x + 2}}\].
Đáp án C
Ta có \(y' = {\left( {\ln \frac{{x - 1}}{{x + 2}}} \right)^\prime } = {\left( {\ln (x - 1) - \ln (x + 2)} \right)^\prime } = \frac{1}{{x - 1}} - \frac{1}{{x + 2}} = \frac{3}{{\left( {x - 1} \right)\left( {x + 2} \right)}}\).
Câu 20:
Gọi M và m lần lượt là giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số \[y = {x^3} - 3{x^2} + 4\] trên đoạn \[\left[ { - 1;3} \right]\]. Giá trị của biểu thức \[P = {M^2} - {m^2}\] là
Đáp án C
Tập xác định: \(D = \mathbb{R}\).
Hàm số \(y = {x^3} - 3{{\rm{x}}^2} + 4\) liên tục và có đạo hàm trên đoạn \(\left[ { - 1;3} \right]\).
Đạo hàm: \(y' = 3{{\rm{x}}^2} - 6{\rm{x}}\).
Xét \(y' = 0 \Rightarrow 3{{\rm{x}}^2} - 6{\rm{x}} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0 \in \left[ { - 1;3} \right]\\x = 2 \in \left[ { - 1;3} \right]\end{array} \right.\).
Ta có: \(y\left( { - 1} \right) = 0,{\rm{ y}}\left( 0 \right) = 4,{\rm{ y}}\left( 2 \right) = 0,{\rm{ y}}\left( 3 \right) = 4\).
Suy ra: \(M = \mathop {\max }\limits_{\left[ { - 1;3} \right]} y = 4,{\rm{ }}m = \mathop {\min }\limits_{\left[ { - 1;3} \right]} y = 0\) nên \(T = {M^2} - {m^2} = 16\).
Câu 21:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, phương trình nào dưới đây là phương trình mặt cầu tâm \[I\left( {1;2; - 4} \right)\] và diện tích của mặt cầu đó bằng \[36\pi .\]
Đáp án D
Ta có diện tích của mặt cầu \({S_{mc}} = 36\pi \Leftrightarrow 4\pi {R^2} = 36\pi \Leftrightarrow R = 3\).
Vậy phương trình mặt cầu tâm \(I\left( {1;2; - 4} \right)\) và bán kính \(R = 3\) là: \(\left( S \right):{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z + 4} \right)^2} = 9\).
Câu 22:
Cho hình lăng trụ \[ABC.A'B'C'\] có đáy ABC là tam giác đều cạnh a, \[AA' = \frac{{3a}}{2}\]. Biết rằng hình chiếu vuông góc của \[A'\] lên \[\left( {ABC} \right)\] là trung điểm BC. Tính thể tích V của khối lăng trụ đó.
Đáp án B
Ta có: \(AH = \frac{{AB\sqrt 3 }}{2} = \frac{{a\sqrt 3 }}{2} \Rightarrow A'H = \sqrt {A'{A^2} - A{H^2}} = \sqrt {{{\left( {\frac{{3a}}{2}} \right)}^2} - {{\left( {\frac{{a\sqrt 3 }}{2}} \right)}^2}} = \frac{{a\sqrt 6 }}{2}\)
\( \Rightarrow V = A'H.{S_{ABC}} = \frac{{a\sqrt 6 }}{2}.\frac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \frac{{3{a^3}\sqrt 2 }}{8}\).
Câu 23:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] xác định trên \[\mathbb{R}\] và hàm số \[y = f'\left( x \right)\] có đồ thị như hình vẽ. Tìm số điểm cực trị của hàm số \[y = f\left( {{x^2} - 3} \right)\]
Đáp án A
Chọn \(f'\left( x \right) = \left( {x + 2} \right){\left( {x - 1} \right)^2}\) khi đó \({\left[ {f\left( {{x^2} - 3} \right)} \right]^\prime } = 2{\rm{x}}.f'\left( {{x^2} - 3} \right)\)
\( = 2{\rm{x}}\left( {{x^2} - 3 + 2} \right){\left( {{x^2} - 3 - 1} \right)^2} = 2{\rm{x}}\left( {{x^2} - 1} \right){\left( {{x^2} - 4} \right)^2}\).
Khi đó \({\left[ {f\left( {{x^2} - 3} \right)} \right]^\prime }\) đổi dấu khi đi qua các điểm \(x = 0,{\rm{ }}x = \pm 1\) nên hàm số có 3 điểm cực trị.
Câu 24:
Cho khai triển nhị thức Niuton \[{\left( {{x^2} + \frac{{2n}}{x}} \right)^n}\] với \[n \in \mathbb{N},x > 0\]. Biết rằng số hạng thứ 2 của khai triển bằng 98 và n thỏa mãn \[A_n^2 + 6C_n^3 = 36n\]. Trong các giá trị x sau, giá trị nào thỏa mãn?
Đáp án C
Xét phương trình: \(A_n^2 + 6C_n^3 = 36n\) (*) (Điều kiện: \(n \ge 3\) và \(n \in \mathbb{N}\))
Phương trình (*) tương đương với \(n\left( {n - 1} \right) + 6\frac{{n\left( {n - 1} \right).\left( {n - 2} \right)}}{{3!}} = 36n\)
\( \Leftrightarrow n - 1 + \left( {n - 1} \right)\left( {n - 2} \right) = 36\) (do \(n \ge 3\))
\( \Leftrightarrow {n^2} - 2n - 35 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}n = 7{\rm{ }}\left( {tm} \right)\\n = - 5{\rm{ }}\left( l \right)\end{array} \right. \Leftrightarrow n = 7\).
Khi \(n = 7\) ta có khai triển \({\left( {{x^2} + \frac{{14}}{x}} \right)^7} = \sum\limits_{k = 0}^7 {C_7^k.{{\left( {{x^2}} \right)}^{7 - k}}.{{\left( {\frac{{14}}{x}} \right)}^k}} \)
Số hạng thứ \(k + 1\) trong khai triển là \({T_{k + 1}} = C_7^k{.14^k}.{x^{14 - 3k}}\)
Suy ra số hạng thứ 2 trong khai triển (ứng với \(k = 1\)) là \(C_7^1.14.{x^{13}} = 98{{\rm{x}}^{13}}\)
Theo đề bài ra ta có: \(98{{\rm{x}}^{13}} = 98 \Leftrightarrow x = 1\).
Câu 25:
Tìm 2 số thực \[x,y\] thỏa mãn điều kiện \[\left( {3x - 4yi} \right) + \left( {2 - 3i} \right) = 4x - 7i.\]
Đáp án A
Ta có \(\left( {3{\rm{x}} - 4yi} \right) + \left( {2 - 3i} \right) = 4{\rm{x}} - 7i\)
\( \Leftrightarrow \left( {3{\rm{x}} + 2} \right) - \left( {4y + 3} \right)i = 4{\rm{x}} - 7i\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}3{\rm{x}} + 2 = 4{\rm{x}}\\ - 4y - 3 = - 7\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 2\\y = 1\end{array} \right.\).
Câu 26:
Phương trình \[\frac{1}{2}{\log _{\sqrt 3 }}\left( {2x + 1} \right) + 2{\log _9}\left( {x - 3} \right) = 2\] có số nghiệm là
Đáp án A
Điều kiện: \(x > 3\)
PT \( \Leftrightarrow {\log _3}\left( {2{\rm{x}} + 1} \right) + {\log _3}\left( {x - 3} \right) = 2 = {\log _3}\left( {2{{\rm{x}}^2} - 5{\rm{x}} - 3} \right) \Leftrightarrow 2{{\rm{x}}^2} - 5{\rm{x}} - 3 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 4\\x = - \frac{3}{2}\end{array} \right.\).
Chỉ có nghiệm \(x = 4\) thỏa.
Câu 27:
Một người thợ thủ công cần làm một cái thùng hình hộp đứng không nắp đáy là hình vuông có thể tích \[100{\mkern 1mu} c{m^3}\]. Để tiết kiệm vật liệu làm thùng, người đó cần thiết kế sao cho tổng S của diện tích xung quanh và diện tích mặt đáy là nhỏ nhất.
Đáp án A
Gọi cạnh đáy, cạnh bên của hình hộp đứng lần lượt là x và y (\(x,y > 0\))
Ta có: \(V = 100 \Rightarrow {x^2}y = 100 \Rightarrow y = \frac{{100}}{{{x^2}}}\). Khi đó: \(S = 4{\rm{x}}y + {x^2} = 4{\rm{x}}{\rm{.}}\frac{{100}}{{{x^2}}} + {x^2} = \frac{{400}}{x} + {x^2}\)
\( = \frac{{200}}{x} + \frac{{200}}{x} + {x^2} \ge 3\sqrt[3]{{\frac{{200}}{x}.\frac{{200}}{x}.{x^2}}} = 3\sqrt[3]{{{{4.10}^3}}} = 30\sqrt[3]{{40}}\).
Vậy S đạt giá trị nhỏ nhất bằng \(30\sqrt[3]{{40}}\) khi \(\frac{{200}}{x} = {x^2} \Leftrightarrow {x^3} = 200 \Leftrightarrow x = \sqrt[3]{{200}}\).
Câu 28:
Số tiệm cận đứng của đồ thị hàm số \[y = \frac{{\sqrt {2x + 1} - 3}}{{{x^2} - 16}}\] là
Đáp án C
TXĐ: \(D = \left[ { - \frac{1}{2}; + \infty } \right)\) ta có: \(y = \frac{{\sqrt {2{\rm{x}} + 1} - 3}}{{{x^2} - 16}} = \frac{{\frac{{2{\rm{x}} + 1 - 9}}{{\sqrt {2{\rm{x}} + 1} + 3}}}}{{\left( {x - 4} \right)\left( {x + 4} \right)}}\)
\( = \frac{{2\left( {x - 4} \right)}}{{\left( {\sqrt {2{\rm{x}} + 1} + 3} \right)\left( {x - 4} \right)\left( {x + 4} \right)}} = \frac{2}{{\left( {\sqrt {2{\rm{x}} + 1} + 3} \right)\left( {x + 4} \right)}}\).
Vì \(x = - 4\) không thuộc tập xác định nên đồ thị hàm số không có tiệm cận đứng.
Câu 29:
Tính diện tích S của phần hình phẳng gạch sọc (như hình vẽ bên dưới) giới hạn bởi đồ thị của hàm số bậc ba \[y = a{x^3} + b{x^2} + cx + d\] và trục hoành.
Đáp án B
Dựa vào đồ thị suy ra \(y = a\left( {x + 2} \right){\left( {x - 1} \right)^2}\).
Do đồ thị hàm số đi qua điểm \(\left( {0;2} \right) \Rightarrow 2 = 2{\rm{a}} \Rightarrow a = 1\)
Khi đó \(S = \int\limits_{ - 2}^1 {\left( {x + 2} \right){{\left( {x - 1} \right)}^2}d{\rm{x}}} = \frac{{27}}{4}\).
Câu 30:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, phương trình nào dưới đây là phương trình hình chiếu của đường thẳng \[d:\;\frac{{x + 3}}{2} = \frac{{y + 1}}{1} = \frac{z}{{ - 1}}\] trên mặt phẳng \[\left( P \right):\;x - 3y + 2z + 6 = 0?\]
Đáp án A
Giao điểm A của đường thẳng d và mặt phẳng \(\left( P \right)\) thỏa mãn:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{x + 3}}{2} = y + 1 = \frac{z}{{ - 1}} = t}\\{x - 3y + 2z + 6 = 0}\end{array}} \right. \Rightarrow 2t - 3 - 3(t - 1) - 2t + 6 = 0 \Rightarrow - 3t + 6 = 0 \Rightarrow t = 2\)
Như vậy \(A\left( {1;1; - 2} \right)\). Áp dụng công thức nhanh: \(\overrightarrow {{u_\Delta }} = \left[ {\overrightarrow {{n_P}} ,\left[ {\overrightarrow {{u_d}} ,\overrightarrow {{n_P}} } \right]} \right] = (31;5; - 8) \Rightarrow \Delta :\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 1 + 31t}\\{y = 1 + 5t}\\{z = - 2 - 8t}\end{array}} \right.\).
Câu 31:
Cho \[\int\limits_4^{25} {\frac{{{\rm{d}}x}}{{\sqrt x + 2}}} = a + b\ln 2 + c\ln 7\] với \[a,\;b,\;c\] là các số hữu tỉ. Đặt \[T = a + b + c,\] mệnh đề nào sau đây là đúng?
Đáp án C
Đặt \(t = \sqrt x \Rightarrow {t^2} = x \Rightarrow 2t{\rm{d}}t = d{\rm{x}}\).
Đổi cận ta có: \(\int\limits_2^5 {\frac{{2t{\rm{d}}t}}{{t + 2}}} = \int\limits_2^5 {\frac{{2\left( {t + 2} \right) - 4}}{{t + 2}}dt} \)
\( = \int\limits_2^5 {\left( {2 - \frac{4}{{t + 2}}} \right)dt} = \left. {\left( {2t - 4\ln \left| {t + 2} \right|} \right)} \right|_2^5\)
\( = 6 - 4\ln 7 + 8\ln 2\).
Vậy \(a = 6,b = 8,c = - 4 \Rightarrow a + b + c = 10\).
Câu 32:
Cho hàm số f(x) liên tục trên \[\mathbb{R}\] và \[f\left( 3 \right) = 21\], \[\int\limits_0^3 {f\left( x \right){\rm{d}}x} = 9\]. Tính tích phân \[I = \int\limits_0^1 {x.f'\left( {3x} \right){\rm{d}}x} \].
Đáp án A
Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}u = x\\dv = f'\left( {3{\rm{x}}} \right)d{\rm{x}}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}du = d{\rm{x}}\\v = \frac{1}{3}f\left( {3{\rm{x}}} \right)\end{array} \right.\).
Khi đó \(I = \int\limits_0^1 {xf'\left( {3{\rm{x}}} \right)d{\rm{x}}} = \left. {\frac{1}{3}xf\left( {3{\rm{x}}} \right)} \right|_0^1 - \frac{1}{3}\int\limits_0^1 {f\left( {3{\rm{x}}} \right)d{\rm{x}}} \mathop = \limits^{t = 3{\rm{x}}} \frac{1}{3}f\left( 3 \right) - \frac{1}{9}\int\limits_0^3 {f\left( t \right)dt} = 7 - 1 = 6\).
Suy ra \(I = 6\).
Câu 33:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng \[\left( P \right):x + y - z - 2 = 0,\] \[\left( Q \right):x + 3y - 12 = 0\] đường thẳng \[d:\frac{{x - 1}}{3} = \frac{{y + 2}}{{ - 1}} = \frac{{z + 1}}{2}.\] Viết phương trình mặt phẳng \[\left( R \right)\] chứa đường thẳng d và giao tuyến của hai mặt phẳng \[\left( P \right),\left( Q \right).\]
Đáp án D
VTPT của mặt phẳng \(\left( P \right)\) là \(\overrightarrow {{n_1}} \left( {1;1; - 1} \right)\), VTPT của mặt phẳng \(\left( Q \right)\) là \(\overrightarrow {{n_2}} \left( {1;3;0} \right)\). Gọi \(d' = \left( P \right) \cap \left( Q \right)\).
Khi đó VTCP của \(d'\) là \(\overrightarrow u = \left[ {\overrightarrow {{n_1}} ;\overrightarrow {{n_2}} } \right] = \left( {3; - 1;2} \right)\) cũng là VTCP của \(d \Rightarrow d{\rm{ // d'}}\).
\(A\left( {1; - 2; - 1} \right) \in {\rm{d}},{\rm{ B}}\left( {0;4;2} \right) \in {\rm{d'}}\). Ta có: \(\overrightarrow {AB} \left( { - 1;6;3} \right)\), VTCP của \(\left( R \right)\) là: \(\overrightarrow n \left[ {\overrightarrow {AB} ;\overrightarrow u } \right] = \left( {15;11; - 17} \right)\).
Phương trình mặt phẳng \(\left( R \right)\) là: \(\left( R \right):15\left( {x - 0} \right) + 11\left( {y - 4} \right) - 17\left( {z - 2} \right) = 0\) hay
\(\left( R \right):15{\rm{x}} + 11y - 17{\rm{z}} - 10 = 0\).
Câu 34:
Cho số phức \[z = a + bi\left( {a,b \in \mathbb{R}} \right)\] thỏa mãn \[z + 7 + i - \left| z \right|\left( {2 + i} \right) = 0\] và \[\left| z \right| < 3.\] Tính giá trị \[P = a + b.\]
Đáp án C
Ta có: \(z + 7 + i - \left| z \right|\left( {2 + i} \right) = 0 \Leftrightarrow z = \left( {2\left| z \right| - 7} \right) + \left( {\left| z \right| - 1} \right)i\) (*)
Lấy môđun 2 vế ta được: \({\left| z \right|^2} = {\left( {2\left| z \right| - 7} \right)^2} + {\left( {\left| z \right| - 1} \right)^2} \Leftrightarrow 4{\left| z \right|^2} - 30\left| z \right| + 50 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\left| z \right| = 5\\\left| z \right| = \frac{5}{2}\end{array} \right.\).
Do \(\left| z \right| < 3\) nên nhận \(\left| z \right| = \frac{5}{2}\) thay vào (*) ta có: \(z = - 2 + \frac{3}{2}i \Rightarrow P = - \frac{1}{2}\).
Câu 35:
Cho hàm số f(x) có \[f\left( 2 \right) = f\left( { - 2} \right) = 0\] và có bảng xét dấu của đạo hàm như sau:
Hàm số \[y = {\left( {f\left( {3 - x} \right)} \right)^2}\] nghịch biến trên khoảng nào dưới đây?
Đáp án A
+ Dùng công thức đạo hàm hàm hợp tính \(g'\left( x \right)\) với \(y = g\left( x \right) = {\left( {f(3 - x)} \right)^2}\).
+ Hàm số \(y = g\left( x \right)\) nghịch biến trên \(\left( {a;b} \right) \Leftrightarrow g'\left( x \right) \le 0,\forall x \in \left( {a;b} \right)\) và bằng 0 tại hữu hạn điểm.
Dựa vào bảng xét dấu \(f'\left( x \right)\) ta suy ra BBT của hàm số \(y = f\left( x \right)\) như sau:
\( \Rightarrow f\left( x \right) \le 0,\forall x \in \mathbb{R}\).
Đặt \(y = g\left( x \right) = {\left( {f(3 - x)} \right)^2} \Rightarrow g'\left( x \right) = - 2f\left( {3 - x} \right).f'\left( {3 - x} \right) \le 0\).
Với \(x = 4 \Rightarrow g'\left( 4 \right) = - 2f\left( { - 1} \right).f'\left( { - 1} \right) < 0 \Rightarrow \) Loại đáp án C và D.
Với \(x = 4 \Rightarrow g'\left( 6 \right) = - 2f\left( { - 3} \right).f'\left( { - 3} \right) > 0 \Rightarrow \) Loại đáp án B.
Câu 36:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right).\] Hàm số \[y = f'\left( x \right)\] có đồ thị như hình vẽ bên. Bất phương trình \[3f\left( x \right) + {x^3} < a - 3x\ln x\] có nghiệm thuộc đoạn \[\left[ {1;2} \right]\] khi và chỉ khi
Đáp án A
Ta có: \(3f\left( x \right) + {x^3} < a - 3{\rm{x}}\ln {\rm{x}} \Leftrightarrow a > 3f\left( x \right) + {x^3} + 3{\rm{x}}\ln {\rm{x}} = g\left( x \right)\)
Bất phương trình đã cho có nghiệm thuộc đoạn \(\left[ {1;2} \right] \Leftrightarrow a > \mathop {\min }\limits_{\left[ {1;2} \right]} g\left( x \right)\) chú ý điều kiện có nghiệm khác với điều kiện với mọi x).
Ta có: \(g'\left( x \right) = 3f'\left( x \right) + 3{{\rm{x}}^2} + 3\ln {\rm{x}} + 3{\rm{x}}.\frac{1}{x} = 3\left[ {f'\left( x \right) + {x^2} + \ln {\rm{x}} + 1} \right]\).
Mặt khác trên đoạn \(\left[ {1;2} \right]\) thì \(\left\{ \begin{array}{l}\ln {\rm{x}} > 0\\{x^2} + 1 \ge 2\\f'\left( x \right) \le 2\end{array} \right. \Rightarrow g'\left( x \right) = 3\left[ {f'\left( x \right) + {x^2} + \ln {\rm{x}} + 1} \right] > 0{\rm{ }}\left( {\forall x \in \left[ {1;2} \right]} \right)\).
Suy ra hàm số \(g\left( x \right)\) đồng biến trên đoạn \(\left[ {1;2} \right]\), do đó giả thiết bài toán \( \Leftrightarrow a > g\left( 1 \right) = 3f\left( 1 \right) + 1\).
Câu 37:
Cho tập hợp \[A = \left\{ {2;3;4;5;6;7;8} \right\}.\] Gọi S là tập hợp các số tự nhiên có 4 chữ số đôi một khác nhau được lập từ các chữ số trong tập A. Chọn ngẫu nhiên một chữ số từ S. Xác suất để số được chọn mà trong mỗi số luôn luôn có mặt hai chữ số chẵn và hai chữ số lẻ là
Đáp án B
Số phần tử của không gian mẫu là \(n\left( \Omega \right) = A_7^4 = 840\).
Gọi X là biến cố “chọn ngẫu nhiên một số từ tập A”.
Nhận xét: Trong tập A có 4 số chẵn và 3 số lẻ.
Do đó: số phần tử của X là \(n\left( X \right) = A_4^2.A_3^2.C_4^2 = 432\)
Vậy xác suất cần tìm là: \(P\left( X \right) = \frac{{n\left( X \right)}}{{n\left( \Omega \right)}} = \frac{{18}}{{35}}\).
Câu 38:
Một hình trụ có bán kính đáy và chiều cao đều bằng 4 dm. Một hình vuông ABCD có hai cạnh AB và CD lần lượt là các dây cung của hai đường tròn đáy. Biết mặt phẳng (ABCD) không vuông góc với mặt đáy của hình trụ. Tính diện tích S của hình vuông \[ABCD.\]
Đáp án B
Gọi \(A'\) là hình chiếu của A trên mặt phẳng \(\left( O \right)\).
Ta có: \(A{\rm{D}} = \sqrt {A{{A'}^2} + A'{D^2}} = \sqrt {16 + A'{D^2}} \).
Tam giác \(A'DC\) vuông tại D nên
\(C{\rm{D}} = \sqrt {A'{C^2} - A'{D^2}} = \sqrt {{8^2} - A'{D^2}} \).
Do ABCD là hình vuông nên \(A{\rm{D}} = C{\rm{D}}\)
\( \Rightarrow \sqrt {16 + A'{D^2}} = \sqrt {64 - A'{D^2}} \Rightarrow 2{\rm{A'}}{D^2} = 48\).
Suy ra \(A'{D^2} = 24 \Rightarrow A{{\rm{D}}^2} = 40 = {S_{ABC{\rm{D}}}}\).
Câu 39:
Cho phương trình \[{\log _3}\frac{{2{x^2} - x + m}}{{{x^2} + 1}} = {x^2} + x + 4 - m.\] Có bao nhiêu giá trị nguyên của tham số \[m \in \left[ { - 2018;2018} \right]\] để phương trình có hai nghiệm trái dấu?
Đáp án D
ĐK: \(2{{\rm{x}}^2} - x + m > 0\).
Ta có: PT \( \Leftrightarrow {\log _3}\left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) - {\log _3}\left( {{x^2} + 1} \right) = - \left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) + 3\left( {{x^2} + 1} \right) + 1\)
\( \Leftrightarrow {\log _3}\left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) - {\log _3}\left[ {3\left( {{x^2} + 1} \right)} \right] = - \left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) + 3\left( {{x^2} + 1} \right)\)
\( \Leftrightarrow {\log _3}\left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) + \left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) = {\log _3}\left[ {3\left( {{x^2} + 1} \right)} \right] + 3\left( {{x^2} + 1} \right)\) (*)
Xét hàm số \(f\left( t \right) = {\log _3}t + t{\rm{ }}\left( {t > 0} \right)\) ta có: \(f'\left( t \right) = \frac{1}{{t\ln 3}} + 1 > 0{\rm{ }}\left( {\forall t > 0} \right)\) do đó hàm số \(f\left( t \right)\) đồng biến trên \(\mathbb{R}\).
Khi đó (*) \( \Leftrightarrow f\left( {2{{\rm{x}}^2} - x + m} \right) = f\left[ {3\left( {{x^2} + 1} \right)} \right] \Leftrightarrow 2{{\rm{x}}^2} - x + m = 3\left( {{x^2} + 1} \right)\) (thỏa mãn điều kiện)
\( \Leftrightarrow {x^2} + x + 3 - m = 0{\rm{ }}\left( {x \in \mathbb{R}} \right)\).
Phương trình đã cho có 2 nghiệm trái dấu khi \(P = ac = 3 - m < 0 \Leftrightarrow m > 3\).
Kết hợp \(\left\{ \begin{array}{l}m \in \mathbb{Z}\\m \in \left[ { - 2018;2018} \right]\end{array} \right. \Rightarrow \) có 2015 giá trị của tham số m.
Câu 40:
Cho hình chóp S.ABCD có SA vuông góc với đáy và \[SA = a\sqrt 3 ,\] đáy ABCD là hình vuông cạnh 2a. Gọi E là trung điểm của cạnh AD. Khoảng cách giữa SC và BE là
Đáp án B
Ta có: \(h = SA = \sqrt 3 \)
Gọi \(I = AC \cap BE,K = BE \cap C{\rm{D}}\)
Áp dụng công thức \(\frac{1}{{{d^2}}} = \frac{1}{{{c^2}}} + \frac{{{k^2}}}{{{h^2}}}\)
Khi đó \(c = d\left( {C;BE} \right) \Rightarrow \frac{1}{{{c^2}}} = \frac{1}{{C{B^2}}} + \frac{1}{{C{K^2}}}\)
\(k = \frac{{CA}}{{CI}} = \frac{3}{2}\) (vì \(\frac{{IA}}{{IC}} = \frac{{A{\rm{E}}}}{{BC}} = \frac{1}{2}\))
Do đó \(\frac{1}{{{d^2}}} = \frac{1}{{C{B^2}}} + \frac{1}{{C{K^2}}} + \frac{{1,{5^2}}}{{{h^2}}} \Rightarrow d = \frac{{4{\rm{a}}\sqrt {17} }}{{17}}\).
Câu 41:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] liên tục và có đạo hàm trên đoạn \[\left[ { - \frac{1}{2};\frac{1}{2}} \right]\] thỏa mãn \[\int\limits_{\frac{{ - 1}}{2}}^{\frac{1}{2}} {\left[ {{f^2}\left( x \right) - 2f\left( x \right).\left( {3 - x} \right)} \right]{\rm{d}}x} = \frac{{ - 109}}{{12}}.\] Tính tích phân \[I = \int\limits_0^{\frac{1}{2}} {\frac{{f\left( x \right)}}{{{x^2} - 1}}{\rm{d}}x} .\]
Đáp án B
Ta tính được \(\int\limits_{ - \frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} {{{\left( {3 - x} \right)}^2}d{\rm{x}}} = \frac{{ - 109}}{{12}}\).
Do đó \(\int\limits_{ - \frac{1}{1}}^{\frac{1}{2}} {\left[ {{f^2}\left( x \right) - 2f\left( x \right).\left( {3 - x} \right)} \right]d{\rm{x}}} = - \int\limits_{ - \frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} {{{\left( {3 - x} \right)}^2}d{\rm{x}}} \)
\( \Leftrightarrow \int\limits_{ - \frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} {{{\left[ {f\left( x \right) - \left( {3 - x} \right)} \right]}^2}d{\rm{x}}} = 0\)
\( \Leftrightarrow f\left( x \right) = 3 - x \Rightarrow I = \int\limits_0^{\frac{1}{2}} {\frac{{3 - x}}{{{x^2} - 1}}d{\rm{x}}} = \ln \frac{2}{9}\).
Câu 42:
Trong không gian tọa độ Oxyz, cho mặt cầu \[\left( S \right)\] có tâm thuộc mặt phẳng \[\left( P \right):x + 2y + z - 7 = 0\] và đi qua hai điểm \[A\left( {1;{\mkern 1mu} 2;{\mkern 1mu} 1} \right),{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} B\left( {2;{\mkern 1mu} 5;{\mkern 1mu} 3} \right).\] Bán kính nhỏ nhất của mặt cầu \[\left( S \right)\] bằng
Đáp án B
Ta có: \(\overrightarrow {AB} = \left( {1;3;2} \right)\). Gọi H là trung điểm AB. Khi đó \(H\left( {\frac{3}{2};\frac{7}{2};2} \right)\).
Gọi I là tâm mặt cầu \(\left( S \right)\). Khi đó, ta có I thuộc mặt phẳng trung trực của đoạn AB.
Gọi \(\left( Q \right)\) là mặt phẳng trung trực của đoạn AB. Khi đó, \(\left( Q \right)\) sẽ nhận \(\overrightarrow {AB} = \left( {1;3;2} \right)\) làm vectơ pháp tuyến. Phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\) là \(x + 3y + 2{\rm{z}} - 16 = 0\).
Gọi M là điểm thuộc giao tuyến của \(\left( P \right)\) và \(\left( Q \right)\). Tọa độ của M là nghiệm của hệ \(\left\{ \begin{array}{l}x + 2y + z - 7 = 0\\x + 3y + 2{\rm{z}} - 16 = 0\end{array} \right.\), chọn \(M\left( { - 11;9;0} \right)\).
Gọi d là giao tuyến của hai mặt phẳng \(\left( P \right)\) và \(\left( Q \right)\). Khi đó, d có vectơ chỉ phương
\(\overrightarrow u = \left[ {\overrightarrow {{n_{\left( P \right)}}} ;\overrightarrow {{n_{\left( Q \right)}}} } \right] = \left( {1; - 1;1} \right)\).
Vậy phương trình của d là \(\left\{ \begin{array}{l}x = - 11 + t\\y = 9 - t\\z = t\end{array} \right.\).
Điểm I nằm trên giao tuyến của hai mặt phẳng \(\left( P \right)\) và \(\left( Q \right)\), suy ra \(I\left( { - 11 + t;9 - t;t} \right)\).
Mặt cầu \(\left( S \right)\) có bán kính \(R = IA = \sqrt {{{\left( {t - 12} \right)}^2} + {{\left( {7 - t} \right)}^2} + {{\left( {t - 1} \right)}^2}} = \sqrt {3{{\left( {t - \frac{{20}}{3}} \right)}^2} + \frac{{182}}{3}} \ge \frac{{\sqrt {546} }}{3}\).
Vậy bán kính nhỏ nhất của mặt cầu \(\left( S \right)\) là \(\frac{{\sqrt {546} }}{3}\) khi và chỉ khi \(I\left( { - \frac{{13}}{3};\frac{7}{3};\frac{{20}}{3}} \right)\).
Câu 43:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\]. Hàm số \[y = f'\left( x \right)\] có đồ thị là đường parabol như hình bên. Hàm số \[y = f\left( {1 - {x^2}} \right) + 2{x^2}\] nghịch biến trên khoảng nào dưới đây?
Đáp án B
Đối với bài toán này, khả năng cao chúng ta nên tìm rõ ràng hàm số parabol.
\(\left( P \right):y = k\left( {x - 1} \right)\left( {x - 2} \right);{\rm{ }}\left( {0;2} \right) \in \left( P \right) \Rightarrow 2 = 2k \Rightarrow k = 1 \Rightarrow y = {x^2} - 3{\rm{x}} + 2 = f'\left( x \right)\)
\(y = f\left( {1 - {x^2}} \right) + 2{{\rm{x}}^2} \Rightarrow y' = - 2{\rm{x}}f'\left( {1 - {x^2}} \right) + 4{\rm{x}} = - 2{\rm{x}}\left[ {\left( {1 - {x^2} - 1} \right)\left( {1 - {x^2} - 2} \right)} \right] + 4{\rm{x}}\)
\(y' = - 2{{\rm{x}}^3}\left( {{x^2} + 1} \right) + 4{\rm{x}} = - 2{\rm{x}}\left[ {{x^4} + {x^2} - 2} \right] = - 2{\rm{x}}\left( {{x^2} - 1} \right)\left( {{x^2} + 2} \right)\)
Khi đó \(y' < 0 \Leftrightarrow x > 1; - 1 < x < 0\).
Câu 44:
Cho \[{z_1},{z_2}\] là hai trong các số phức thỏa mãn \[\left| {z - 3 + \sqrt {3i} } \right| = 2\] và \[\left| {{z_1} - {z_2}} \right| = 4.\] Giá trị lớn nhất của \[\left| {{z_1}} \right| + \left| {{z_2}} \right|\] bằng
Đáp án A
Tập hợp điểm biểu diễn số phức z là đường tròn \(\left( C \right)\) tâm \(I\left( {3; - \sqrt 3 } \right),R = 2\). Gọi M, N lần lượt biểu diễn hai số phức \({z_1},{z_2}\) thì \(MN = \left| {{z_1} - {z_2}} \right| = 4 = 2{\rm{R}}\), suy ra MN là đường kính của \(\left( C \right)\).
Chú ý môđun mỗi số phức chính là các khoảng cách OM, ON.
Áp dụng bất đẳng thức Bunyakovsky kết hợp công thức trung tuyến tam giác OMA ta có:
\(\left| {{z_1}} \right| + \left| {{z_2}} \right| = OM + ON \le \sqrt {2\left( {O{M^2} + O{N^2}} \right)} = \sqrt {4{\rm{O}}{I^2} + M{N^2}} = 8\).
Câu 45:
Chuẩn bị cho đêm hội diễn văn nghệ chào đón năm mới, bạn An đã làm một chiếc mũ “cách điệu” cho ông già Noel có hình dáng một khối tròn xoay. Mặt cắt qua trục của chiếc mũ như hình vẽ bên dưới. Biết rằng \[OO' = 5cm,OA = 10cm,OB = 20cm\], đường cong AB là một phần của parabol có đỉnh là điểm A. Thể tích của chiếc mũ bằng
Đáp án B
Thể tích mũ là V, thể tích khối trụ bán kính đáy bằng \(OA = 10cm\) và đường cao \[{\rm{OO'}}\] là \({V_1}\).
Thể tích khối tròn xoay khi quay hình phẳng giới hạn bởi AB và 2 trục tọa độ quanh trục Oy là \({V_2}\).
Thế thì \(V = {V_1} + {V_2}\), trong đó \({V_1} = {5.10^2}\pi = 500\pi \).
Parabol có đỉnh A nên \(\left( P \right):y = a{\left( {x - 10} \right)^2},{\rm{ }}\left( P \right)\) đi qua B nên \(a = 0,2\) suy ra \(\left( P \right):y = 0,2{\left( {x - 10} \right)^2}\).
Vậy \(x = 10 - \sqrt {5y} \Rightarrow {V_2} = \pi \int\limits_0^{20} {{{\left( {10 - \sqrt {5y} } \right)}^2}dy} = \frac{{1000}}{3}\). Suy ra \(V = \frac{{2500}}{3}\pi \left( {c{m^3}} \right)\).
Câu 46:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] xác định trên \[\mathbb{R}\] có \[f\left( { - 3} \right) > 8,\;f\left( 4 \right) > \frac{9}{2},f\left( 2 \right) < \frac{1}{2}.\] Biết rằng hàm số \[y = f'\left( x \right)\] có đồ thị như hình vẽ. Số điểm cực trị của hàm số \[y = \left| {2f\left( x \right) - {{\left( {x - 1} \right)}^2}} \right|\] là
Đáp án C
Xét hàm số \(g\left( x \right) = 2f\left( x \right) - {\left( {x - 1} \right)^2}\) ta có \(g'\left( x \right) = 2f'\left( x \right) - 2\left( {x - 1} \right) = 0 \Leftrightarrow f'\left( x \right) = x - 1\)
Vẽ đồ thị hàm số \(y = f'\left( x \right)\) và \(y = x - 1\) trên cùng một hệ trục tọa độ ta thấy \(f'\left( x \right) = x - 1 \Leftrightarrow x = - 1\), \(x = 1,{\rm{ }}x = 2,{\rm{ }}x = 3\) (trong đó \(x = 1\) là nghiệm kép) ta có BBT sau:
Khi đó hàm số \(g\left( x \right)\) có số điểm cực trị là \(m = 3\).
Lại có \(g\left( { - 3} \right) = 2f\left( { - 3} \right) - 16 = 2\left[ {f\left( { - 3} \right) - 8} \right] > 0,{\rm{ g}}\left( 4 \right) = 2f\left( 4 \right) - 9 > 0\) và \(g\left( 2 \right) = 2f\left( 2 \right) - 1 < 0\).
Do đó phương trình \(g\left( x \right) = 0\) có 2 nghiệm phân biệt nên \(n = 2\).
Số điểm cực trị của hàm số \(y = \left| {g\left( x \right)} \right| = \left| {2f\left( x \right) - {{\left( {x - 1} \right)}^2}} \right|\) bằng \(m + n = 5\).
Câu 47:
Một cái thùng đựng đầy nước được tạo thành từ việc cắt mặt xung quanh của một hình nón bởi một mặt phẳng vuông góc với trục của hình nón. Miệng thùng là đường tròn có bán kính bằng ba lần bán kính mặt đáy của thùng. Người ta thả vào đó một khối cầu có đường kính bằng \[\frac{3}{2}\] chiều cao của thùng nước và đo được thể tích nước tràn ra ngoài là \[54\sqrt 3 \pi \left( {d{m^3}} \right).\] Biết rằng khối cầu tiếp xúc với mặt trong của thùng và đúng một nửa của khối cầu đã chìm trong nước (hình vẽ). Thể tích nước còn lại trong thùng có giá trị nào sau đây?
Đáp án C
Thể tích: \({V_{thung}} = \frac{1}{3}\pi .OK.\left( {O{A^2} + D{K^2} + OA.DK} \right);{\rm{ }}OA = 3DK \Rightarrow {V_{thung}} = \frac{{13}}{3}\pi .OK.D{K^2}.\)
Ta có \(\frac{1}{2}.\frac{4}{3}\pi .O{H^2} = 54\sqrt 3 \pi \Rightarrow OH = 3\sqrt 3 cm.\)
Bài ra \(2OH = \frac{3}{2}OK \Rightarrow OK = \frac{4}{3}OH = 4\sqrt 3 cm.\)
Ta có \(\frac{{DK}}{{OA}} = \frac{1}{3} \Rightarrow \frac{{IK}}{{IO}} = \frac{1}{3} \Rightarrow \frac{{IK}}{{IK + 4\sqrt 3 }} = \frac{1}{3} \Rightarrow IK = 2\sqrt 3 \Rightarrow OI = OK + IK = 6\sqrt 3 cm.\)
\(\frac{1}{{O{B^2}}} = \frac{1}{{O{H^2}}} - \frac{1}{{O{I^2}}} = \frac{1}{{{{\left( {3\sqrt 3 } \right)}^2}}} - \frac{1}{{{{\left( {6\sqrt 3 } \right)}^2}}} \Rightarrow OA = OB = 6cm \Rightarrow DK = 2cm.\)
Thể tích cần tính là: \({V_{thung}} - 54\sqrt 3 \pi = \frac{{13}}{3}\pi .4\sqrt 3 {.2^2} - 54\sqrt 3 \pi = \frac{{46\sqrt 3 \pi }}{3}\left( {d{m^3}} \right).\)
Câu 48:
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng \[d:\frac{{x - 1}}{2} = \frac{y}{1} = \frac{{z - 1}}{1}\] và mặt cầu \[(S):{\left( {x - 4} \right)^2} + {\left( {y - 5} \right)^2} + {\left( {z - 7} \right)^2} = 2.\] Hai điểm \[A,B\] thay đổi trên (S) sao cho tiếp diện của (S) tại A và B vuông góc với nhau. Đường thẳng qua A song song với d cắt mặt phẳng \[(Oxy)\] tại M, đường thẳng qua B song song với d cắt mặt phẳng \[(Oxy)\] tại N. Tìm giá trị lớn nhất của tổng \[AM + BN.\]
Đáp án A
Mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm \(I\left( {4;5;7} \right)\), bán kính \(R = \sqrt 2 \).
Giả sử trong mặt phẳng \(\left( {IAB} \right)\) tiếp tuyến tại A và B của \(\left( S \right)\) cắt nhau tại C thì IACB là hình vuông cạnh \(IA = R = \sqrt 2 \Rightarrow AB = IA\sqrt 2 = 2\), gọi K là trung điểm của AB thì \(IK = \frac{{AB}}{2} = 1\).
Điểm K thuộc mặt cầu \(\left( {S'} \right)\) tâm \(I\left( {4;5;7} \right)\), bán kính \(R' = 1\).
Gọi E là trung điểm của AB, vì ABNM là hình thang nên KE là đường trung bình của hình thang ABNM do đó \(AM + BN = 2KE\) trong \(K \in \left( {S'} \right)\) và
\(\overrightarrow {{u_{KE}}} = \overrightarrow {{u_d}} = \left( {2;1;1} \right) \Rightarrow KE\) luôn tạo với \(\left( {Oxy} \right):z = 0\) một góc \(\varphi \) không đổi và \(\sin \varphi = \frac{1}{{\sqrt 6 }}\).
Lại có: \[KE\sin \varphi = d\left( {K,(P)} \right) \Rightarrow KE = \sqrt 6 d\left( {K,(P)} \right) \le \sqrt 6 \left[ {d\left( {I;(Oxy)} \right) + R'} \right] = \sqrt 6 \left( {7 + 1} \right) = 8\sqrt 6 \]
Suy ra \(AM + BN = 2KE \le 16\sqrt 6 \).
Câu 49:
Có bao nhiêu giá trị nguyên của tham số m (với \[\left| m \right| < 10\]) để phương trình \[{2^{x - 1}} = {\log _4}\left( {x + 2m} \right) + m\] có nghiệm
Đáp án C
Ta có: \({2^{x - 1}} = {\log _4}\left( {x + 2m} \right) + m \Leftrightarrow \frac{1}{2}{2^x} = {\log _{{2^2}}}\left( {x + 2m} \right) + m \Leftrightarrow {2^x} = {\log _2}\left( {x + 2m} \right) + 2m\)
Đặt \(y = {\log _2}\left( {x + 2m} \right)\) suy ra \({2^y} = x + 2m\)
Ta có hệ phương trình \(\left\{ \begin{array}{l}{2^x} = y + 2m\\{2^y} = x + 2m\end{array} \right. \Rightarrow {2^x} + x + 2m = {2^y} + y + 2m\) (cộng chéo) \( \Leftrightarrow {2^x} + x = {2^y} + y\) (*)
Xét hàm số \(f\left( t \right) = {2^t} + t{\rm{ }}\left( {t \in \mathbb{R}} \right)\) ta có: \(f'\left( t \right) = {2^t}\ln 2 + 1 > 0{\rm{ }}\left( {\forall t \in \mathbb{R}} \right)\) suy ra hàm số \(f\left( t \right)\) đồng biến trên \(\mathbb{R}\).
Suy ra (*) \( \Leftrightarrow f\left( x \right) = f\left( y \right) \Leftrightarrow x = y \Rightarrow {2^x} - x = 2m\)
Xét hàm số \(g\left( x \right) = {2^x} - x\) với \(x \in \mathbb{R}\) ta có: \(g'\left( x \right) = {2^x}\ln 2 - 1 = 0 \Leftrightarrow {2^x} = \frac{1}{{\ln 2}} \Leftrightarrow x = {\log _2}\frac{1}{{\ln 2}}\).
Ta có bảng biến thiên:
Phương trình đã cho có nghiệm khi và chỉ khi \(m \ge g\left( {{{\log }_2}\frac{1}{{\ln 2}}} \right) \approx 0,91\).
Kết hợp \(\left\{ \begin{array}{l}m \in \mathbb{Z}\\\left| m \right| < 10\end{array} \right. \Rightarrow m = \left\{ {1;2;3;4;5;6;7;8;9} \right\}\).
Câu 50:
Cho hàm số \[y = f\left( x \right)\] có đạo hàm \[f'\left( x \right) = x{\left( {x - 1} \right)^2}\left( {3{x^4} + m{x^3} + 1} \right)\] với mọi \[x \in \mathbb{R}.\] Có bao nhiêu số nguyên âm m để hàm số \[g\left( x \right) = f\left( {{x^2}} \right)\] đồng biến trên khoảng \[\left( {0; + \infty } \right)?\]
Đáp án B
Ta có: \(g'\left( x \right) = 2{\rm{x}}.f'\left( {{x^2}} \right) = 2{\rm{x}}.{x^4}.{\left( {{x^2} - 1} \right)^2}.\left( {3{{\rm{x}}^8} + m{{\rm{x}}^6} + 1} \right)\)
Hàm số \(g\left( x \right) = f\left( {{x^2}} \right)\) đồng biến trên khoảng \(\left( {0; + \infty } \right) \Leftrightarrow g'\left( x \right) \ge 0\;\left( {\forall x \in \left( {0; + \infty } \right)} \right)\)
\( \Leftrightarrow 3{x^8} + m{x^6} + 1 \ge 0{\rm{ }}\forall x \in \left( {0; + \infty } \right) \Leftrightarrow h\left( x \right) = 3{x^2} + \frac{1}{{{x^6}}} + m \ge 0\;\forall x \in \left( {0; + \infty } \right)\)
\( \Leftrightarrow \mathop {Min}\limits_{\left( {0; + \infty } \right)} h\left( x \right) \ge 0\) (*)
Mặt khác với \(x \in \left( {0; + \infty } \right)\) thì \(3{x^2} + \frac{1}{{{x^6}}} = {x^2} + {x^2} + {x^2} + \frac{1}{{{x^6}}} \ge 4\sqrt[4]{{{x^2}.{x^2}.{x^2}.\frac{1}{{{x^6}}}}} = 4\)
Do đó (*) \( \Leftrightarrow 4 + m \ge 0 \Leftrightarrow m \ge - 4\)
Kết hợp \(m{ \in ^{{\rm{ }} + }} \Rightarrow m = \left\{ { - 4; - 3; - 2; - 1} \right\}.\)