Bài 1 · 4.21★★Trang 17— Diện tích hình phẳng cho bằng hình vẽ
Bài 4.21 (trang 17). Tính diện tích của các hình phẳng được tô màu dưới đây: a) Hình 4.4: hình phẳng gồm hai phần A1, A2 giới hạn bởi đồ thị f(x)=x2−4, trục hoành và hai đường thẳng x=0, x=5; b) Hình 4.5: hình phẳng giới hạn bởi đồ thị y=−x2+9, đường thẳng y=2x+1 và trục tung (hai đồ thị cắt nhau tại điểm (2;5)).
Kiến thức cần nhớ
S=∫ab∣f(x)∣dx và S=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx.
Viên phân parabol y=k(x−x1)(x−x2) với trục hoành có diện tích 6∣k∣(x2−x1)3.
Diện tích hình thang vuông bằng nửa tổng hai đáy nhân chiều cao.
🧠 Phân tích tư duy
Ý a: x2−4 đổi dấu tại x=2, nên phần A1 nằm dưới trục và phần A2 nằm trên trục — phải tách tại x=2. Ý b: hình nằm giữa hai đồ thị, cận là x=0 (trục tung) và hoành độ giao điểm x=2; parabol ở trên.
1Cách 1. Xét dấu, bỏ trị tuyệt đối
Định hướng. Tách ý a tại nghiệm x=2; ý b lấy parabol trừ đường thẳng.
b)∫02(9−x2)dx=18−38=346, hình thang đáy 1 và 5, cao 2: 2(1+5)⋅2=6
S=346−6=328
Vậy a) 397; b) 328.
3Cách 3. Viên phân parabol (ý a) và tích phân theo y (ý b)
Định hướng. Ý a: A1 là nửa viên phân của parabol y=x2−4 giữa hai nghiệm ±2; A2 suy ra từ tích phân có dấu. Ý b: cắt ngang, với 1≤y≤5 lát cắt đi từ trục tung tới đường thẳng, với 5≤y≤9 tới parabol.
Nhận xét. Ở ý a, tích phân có dấu ∫05(x2−4)dx=A2−A1=365 — đúng bằng hiệu hai phần; muốn ra diện tích thì phải CỘNG hai phần.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 2 cho ý a (chỉ cần nghiệm) và Cách 1 cho ý b (một tích phân).
Đáp số.a) 397; b) 328.
Sai lầm thường gặp.Ý a: tính ∫05(x2−4)dx=365 rồi coi là diện tích (phần A1 bị trừ đi thay vì cộng). Ý b: lấy cận trên x=3 (nghiệm của −x2+9=0) thay cho hoành độ giao điểm x=2.
🚀 Mở rộng.Ở ý b nếu thêm trục hoành làm biên (miền giữa parabol, đường thẳng và hai trục) thì diện tích bằng bao nhiêu? Gợi ý: cộng thêm hình thang dưới đường thẳng, được 346.
Bài 2 · 4.22★★Trang 17— Diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị
Bài 4.22 (trang 17). Tính diện tích của các hình phẳng giới hạn bởi các đường sau: a) y=(x−1)3, y=x−1, x=0, x=1; b) y=x3+2x2−3x, y=x2+3x, x=−3, x=0.
Kiến thức cần nhớ
S=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx.
Nếu f−g không đổi dấu trên [a;b] thì S=∫ab(f−g)dx.
Hàm lẻ: ∫−a0∣f∣=∫0a∣f∣.
🧠 Phân tích tư duy
Hiệu hai hàm đều phân tích được thành tích: a) (x−1)3−(x−1)=x(x−1)(x−2); b) x3+x2−6x=x(x+3)(x−2). Nghiệm của hiệu chỉ rơi vào đầu mút đoạn, nên trên mỗi đoạn hiệu không đổi dấu — không phải tách.
1Cách 1. Phân tích nhân tử, xét dấu
Định hướng. Viết hiệu thành tích để đọc dấu trên đoạn.
3Cách 3. Tính lẻ (ý a) và ghép diện tích hai phía trục hoành (ý b)
Định hướng. Ý a: u3−u là hàm lẻ, lật sang đoạn [0;1]. Ý b: trên [−3;0] đường bậc ba x(x+3)(x−1)≥0 nằm trên trục, parabol x(x+3)≤0 nằm dưới trục, nên S là tổng hai diện tích.
a)S=∫01(u−u3)du=21−41=41
b)S1=∫−30(x3+2x2−3x)dx=0−(481−18−227)=445
S2=∫−30x2+3xdx=61⋅33=29
S=S1+S2=445+418=463
Vậy a) 41; b) 463.
Nhận xét. Cách 3 ý b cho thấy rõ hình: phần trên trục (dưới đường bậc ba) và phần dưới trục (trên parabol) ghép lại; cả hai đồ thị cùng đi qua (−3;0) và O.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 2: nghiệm của hiệu chỉ ở đầu mút nên lấy trị tuyệt đối một tích phân là xong.
Đáp số.a) 41; b) 463.
Sai lầm thường gặp.Ý b trừ nhầm: (x3+2x2−3x)−(x2+3x)=x3+x2 (quên −6x) dẫn tới 445. Ý a khai triển (x−1)3=x3−1 là sai hằng đẳng thức.
🚀 Mở rộng.Nếu ý b đổi cận thành x=−3, x=2 thì hiệu đổi dấu tại x=0; diện tích thành 463+316=12253.
Bài 3 · 4.23★★Trang 17— Diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị
Bài 4.23 (trang 17). Tính diện tích của các hình phẳng giới hạn bởi các đường sau: a) y=ex, y=x, x=0, x=1; b) y=cosx, y=21, x=0, x=3π.
Kiến thức cần nhớ
S=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx.
∫exdx=ex+C, ∫cosxdx=sinx+C.
∫lnydy=ylny−y+C.
🧠 Phân tích tư duy
a) Trên [0;1]: x≤1≤ex nên ex luôn nằm trên. b) cosx nghịch biến trên [0;3π] và cos3π=21, nên cosx≥21, chạm nhau đúng tại x=3π.
1Cách 1. Xét vị trí rồi tính trực tiếp
Định hướng. Bỏ trị tuyệt đối theo đường nằm trên.
a)S=∫01(ex−x)dx=(ex−32xx)01=(e−32)−1=e−35
b)S=∫03π(cosx−21)dx=(sinx−2x)03π=23−6π
Vậy a) e−35; b) 23−6π.
2Cách 2. Hiệu hai diện tích
Định hướng. Miền dưới đường trên trừ miền dưới đường dưới; ở ý b miền dưới y=21 là hình chữ nhật.
a)S=∫01exdx−∫01xdx=(e−1)−32=e−35
b)S=∫03πcosxdx−21⋅3π=sin3π−6π=23−6π
Vậy a) e−35; b) 23−6π.
3Cách 3. Tích phân theo y (ý a) và kiểm tra bằng máy tính cầm tay (ý b)
Định hướng. Ý a cắt ngang: với 0≤y≤1 lát cắt từ x=0 tới x=y2 (đường y=x); với 1≤y≤e lát cắt từ x=lny (đường y=ex) tới x=1.
a)S=∫01y2dy+∫1e(1−lny)dy=31+(e−1)−(ylny−y)∣1e
S=31+(e−1)−[(e−e)−(0−1)]=31+e−2=e−35
b)∫03π(cosX−21)dX≈0,34243 (chế độ radian), khớp 23−6π≈0,34243
Vậy a) e−35≈1,0516; b) 23−6π≈0,3424.
Nhận xét. Ý b cắt ngang sẽ cần hàm ngược của cos (không có trong chương trình), nên chỉ kiểm tra số; ý a cắt ngang lại khả thi nhờ lny.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1 (hoặc Cách 2 cho ý b — hình chữ nhật tính nhẩm được).
Đáp số.a) e−35; b) 23−6π.
Sai lầm thường gặp.Ý a thay cận quên e0=1, ra e−32. Ý b để máy tính ở đơn vị góc là độ (D) thì kết quả số sai hoàn toàn; hoặc viết nguyên hàm của 21 là 21.
🚀 Mở rộng.Với ý b, tìm a∈(0;2π) để miền giữa y=cosx, y=cosa, x=0, x=a có diện tích sina−acosa; thử lại với a=3π.
Bài 4 · 4.24★★★Trang 17— Thể tích khối tròn xoay (một đồ thị và hai đồ thị)
Bài 4.24 (trang 17). Tính thể tích của khối tròn xoay sinh ra khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường sau xung quanh Ox: a) y=2x, y=0, x=1, x=4; b) y=4x, y=x3, x=0, x=2.
Kiến thức cần nhớ
V=π∫abf2(x)dx.
Nếu f(x)≥g(x)≥0 trên [a;b]: V=π∫ab[f2(x)−g2(x)]dx.
Khối nón: V=31πr2h.
🧠 Phân tích tư duy
Ý a là dạng cơ bản V=π∫f2. Ý b hình phẳng nằm giữa hai đồ thị (4x≥x3 trên [0;2] vì x2≤4), cả hai cùng phía trên trục hoành: mặt cắt là hình vành khuyên nên V=π∫(f2−g2), KHÔNG phải π∫(f−g)2.
1Cách 1. Công thức thể tích trực tiếp
Định hướng. Ý a bình phương 2x; ý b dùng hiệu hai bình phương.
Định hướng. Ý a: đường y2=4x quay quanh Ox cho khối paraboloid, thể tích bằng nửa khối trụ ngoại tiếp (tính được từ tích phân). Ý b: khối nón (quay y=4x) bỏ đi khối sinh bởi y=x3.
Nhận xét. Nếu lỡ tính π∫02(4x−x3)2dx thì được 1051024π — sai, vì phần lõi quanh trục (khối của y=x3) không bị khoét đúng.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1; nhớ khẩu quyết "bình phương rồi mới trừ" cho khối có lõi rỗng.
Đáp số.a) V=30π; b) V=21512π.
Sai lầm thường gặp.Ý b dùng π∫02(4x−x3)2dx=1051024π — sai vì mặt cắt là hình vành khuyên bán kính ngoài 4x, trong x3, diện tích π(16x2−x6), không phải π(4x−x3)2. Ý a quên bình phương hệ số: (2x)2=4x chứ không phải 2x.
🚀 Mở rộng.Quay miền của ý b quanh Ox nhưng chỉ lấy 0≤x≤1: V=π(316−71)=21109π.
Bài 5 · 4.25★★★Trang 17— Diện tích và thể tích khối tròn xoay của cùng một hình phẳng
Bài 4.25 (trang 17). Xét hình phẳng giới hạn bởi các đường y=x, y=8x2, x=0, x=4. a) Tính diện tích hình phẳng. b) Tính thể tích khối tròn xoay sinh ra khi quay hình phẳng xung quanh trục Ox.
Kiến thức cần nhớ
S=∫ab(f−g)dx, V=π∫ab(f2−g2)dx khi f≥g≥0.
∫xdx=32xx+C.
Khối paraboloid có thể tích bằng nửa khối trụ ngoại tiếp.
🧠 Phân tích tư duy
x≥8x2⇔x23≤8⇔x≤4, nên trên [0;4] đường y=x nằm trên, hai đường gặp nhau ở hai đầu mút. Diện tích dùng hiệu f−g; thể tích dùng hiệu bình phương f2−g2 (khối có lõi rỗng).
1Cách 1. Tính trực tiếp theo x
Định hướng. Đường trên là x, đường dưới là 8x2 trên cả đoạn.
Định hướng. Đặt x=4u, u∈[0;1]: x=2u, 8x2=2u2, dx=4du; mọi tích phân về đoạn [0;1].
a)S=∫01(2u−2u2)⋅4du=8(32−31)=38
b)V=π∫01(4u−4u4)⋅4du=16π(21−51)=524π
Vậy a) 38; b) 524π.
Nhận xét. Phép co giãn x=4u, y=2v biến hình này thành miền giữa v=u2 và v=u trên [0;1], diện tích nhân 4⋅2=8, nên S=8⋅31 — gấp 8 lần miền trong Bài 4.15d SGK.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1; Cách 3 giúp tính nhẩm vì mọi cận trở thành 0 và 1.
Đáp số.a) S=38; b) V=524π.
Sai lầm thường gặp.Ý b tính π∫04(x−8x2)2dx — sai công thức cho khối có lõi rỗng. Hoặc bình phương 8x2 thành 8x4 (quên bình phương mẫu), dẫn tới V=8π−5128π<0 vô lí.
🚀 Mở rộng.Quay cùng hình quanh trục Oy: vai trò đổi chỗ, V=π∫02(8y−y4)dy=π(16−532)=548π.
Bài 6 · 4.26★★★Trang 18— Thể tích vật thể biết diện tích mặt cắt
Bài 4.26 (trang 18). Tính thể tích của vật thể B, biết đáy của B là hình tròn bán kính 2 và các mặt cắt vuông góc với mặt đáy là những hình vuông (H.4.6).
Kiến thức cần nhớ
V=∫abS(x)dx.
Dây cung của đường tròn x2+y2=R2 tại hoành độ x dài 2R2−x2.
Thể tích khối cầu bán kính R: 34πR3; mặt cắt của khối cầu tại x có diện tích π(R2−x2).
🧠 Phân tích tư duy
Đặt đáy là hình tròn x2+y2≤4 và cắt bằng các mặt phẳng vuông góc với trục Ox (và vuông góc với mặt đáy). Mỗi mặt cắt là hình vuông có một cạnh là dây cung của đáy tại hoành độ x, dài 24−x2. Có S(x) rồi chỉ việc áp V=∫−22S(x)dx.
Định hướng.S(x) là hàm chẵn; ∫−22(4−x2)dx là diện tích viên phân parabol y=4−x2 với hai nghiệm ±2.
V=4∫−22(4−x2)dx=4⋅61⋅43=4⋅332=3128
V=8∫02(4−x2)dx=8(8−38)=3128
VậyV=3128.
3Cách 3. So sánh với khối cầu bán kính 2 (nguyên lí Cavalieri)
Định hướng. Khối cầu bán kính 2 có mặt cắt tại x là hình tròn diện tích π(4−x2); mặt cắt của B luôn gấp π4 lần, nên thể tích cũng gấp π4 lần.
S(x)=4(4−x2)=π4⋅π(4−x2)
V=π4⋅34π⋅23=π4⋅332π=3128
VậyV=3128.
Nhận xét. Cách 3 không cần tính tích phân nào: hai vật thể có mặt cắt tỉ lệ theo cùng một hằng số thì thể tích tỉ lệ theo đúng hằng số đó.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1 (hoặc Cách 2 để tính nhẩm); Cách 3 là mẹo đẹp để kiểm tra.
Đáp số.V=3128 (đơn vị thể tích).
Sai lầm thường gặp.Lấy cạnh hình vuông là 4−x2 (nửa dây cung), ra 332 — chỉ bằng 41 đáp số. Hoặc lấy cận từ 0 tới 2 quên nửa còn lại, ra 364.
🚀 Mở rộng.Nếu mặt cắt là tam giác đều cạnh bằng dây cung thì S(x)=3(4−x2) và V=3323; nếu là nửa hình tròn đường kính bằng dây cung thì V=316π (nửa khối cầu).
Bài 7 · 4.27★★★Trang 18— Ứng dụng diện tích: thặng dư tiêu dùng, thặng dư sản xuất
Bài 4.27 (trang 18). Hàm cầu và hàm cung của một sản phẩm được mô hình hoá bởi: Hàm cầu: p=−0,2x+8 và hàm cung: p=0,1x+2, trong đó x là số đơn vị sản phẩm, p là giá của mỗi đơn vị sản phẩm (tính bằng triệu đồng). Tìm thặng dư tiêu dùng và thặng dư sản xuất đối với sản phẩm này.
Kiến thức cần nhớ
Điểm cân bằng: D(x0)=S(x0)=p0.
CS=∫0x0[D(x)−p0]dx, PS=∫0x0[p0−S(x)]dx.
🧠 Phân tích tư duy
Bài cùng dạng Vận dụng 1 của SGK: tìm điểm cân bằng (x0;p0) trước, vì nó cho cận trên và đường giá ngang. Hai hàm bậc nhất nên mỗi thặng dư là một tam giác vuông — có sẵn cách kiểm tra bằng hình học.
1Cách 1. Tích phân theo định nghĩa
Định hướng. Giải D(x)=S(x) rồi tính hai tích phân.
−0,2x+8=0,1x+2⇔0,3x=6⇔x0=20,p0=−0,2⋅20+8=4
CS=∫020(−0,2x+8−4)dx=(4x−0,1x2)020=80−40=40
PS=∫020(4−0,1x−2)dx=(2x−0,05x2)020=40−20=20
Vậy thặng dư tiêu dùng 40 triệu đồng, thặng dư sản xuất 20 triệu đồng.
2Cách 2. Diện tích tam giác
Định hướng. Hai tam giác vuông chung cạnh nằm trên đường p=4, dài 20.
CS=21⋅20⋅(8−4)=40,PS=21⋅20⋅(4−2)=20
VậyCS=40, PS=20 (triệu đồng).
3Cách 3. Tổng hai thặng dư rồi chia theo độ dốc
Định hướng.CS+PS là diện tích giữa hai đường trên [0;20]; hai tam giác chung đáy nên tỉ số diện tích bằng tỉ số chiều cao 4:2, tức tỉ số độ dốc 0,2:0,1.
CS+PS=∫020(6−0,3x)dx=120−60=60
CS=60⋅32=40,PS=60⋅31=20
VậyCS=40, PS=20 (triệu đồng).
Nhận xét. Tổng 60 triệu đồng là tổng lợi ích của thị trường tại điểm cân bằng; phía tiêu dùng hưởng phần lớn hơn vì đường cầu dốc hơn đường cung.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1 (đúng định nghĩa, dùng được cả khi hàm cầu, hàm cung không bậc nhất); Cách 2 để kiểm tra nhanh.
Đáp số.Điểm cân bằng (20;4); thặng dư tiêu dùng 40 triệu đồng; thặng dư sản xuất 20 triệu đồng.
Sai lầm thường gặp.Lấy cận trên là x=40 (nghiệm của D(x)=0) thay cho x0=20, hoặc quên trừ p0: ∫020(−0,2x+8)dx=120 không phải thặng dư.
🚀 Mở rộng.Nếu nhu cầu tăng làm đường cầu thành p=−0,2x+9,5 thì điểm cân bằng thành (25;4,5), thặng dư tiêu dùng 62,5 và thặng dư sản xuất 31,25 triệu đồng.
Bài 8 · 4.28★★Trang 18— Ứng dụng tích phân: tổng chênh lệch theo thời gian
Bài 4.28 (trang 18). Chi phí nhiên liệu dự kiến C (tính bằng triệu đô la mỗi năm) khi sử dụng một loại xe tải của một công ty vận tải từ năm 2020 đến năm 2030 là C1=5,6+2,2t, 0≤t≤10, trong đó t=0 tương ứng với năm 2020. Nếu công ty sử dụng một loại xe tải khác có động cơ hiệu quả hơn thì chi phí nhiên liệu dự kiến sẽ giảm và tuân theo mô hình C2=4,7+2,04t, 0≤t≤10. Công ty có thể tiết kiệm được bao nhiêu khi sử dụng xe tải với động cơ hiệu quả hơn?
Kiến thức cần nhớ
Tổng lượng tích luỹ từ tốc độ: ∫abr(t)dt.
Tiết kiệm =∫010(C1−C2)dt — diện tích giữa hai đồ thị.
Diện tích hình thang bằng nửa tổng hai đáy nhân chiều cao.
🧠 Phân tích tư duy
C1, C2 là chi phí MỖI NĂM (tốc độ chi tiêu), nên tổng chi phí trong 10 năm là tích phân theo t; khoản tiết kiệm là diện tích giữa hai đường. Vì C1−C2=0,9+0,16t>0 nên không phải xét dấu.
1Cách 1. Tích phân của hiệu
Định hướng. Lấy hiệu hai tốc độ chi phí rồi tích phân trên [0;10].
Vậy công ty tiết kiệm được 17 triệu đô la trong giai đoạn 2020 – 2030.
2Cách 2. Hiệu hai tổng chi phí
Định hướng. Tính riêng tổng chi phí của từng loại xe rồi trừ.
∫010C1dt=(5,6t+1,1t2)010=56+110=166
∫010C2dt=(4,7t+1,02t2)010=47+102=149
T=166−149=17
Vậy tiết kiệm 17 triệu đô la.
3Cách 3. Diện tích hình thang
Định hướng.C1−C2=0,9+0,16t là hàm bậc nhất: miền dưới nó trên [0;10] là hình thang vuông có hai đáy 0,9 và 2,5.
(C1−C2)(0)=0,9,(C1−C2)(10)=0,9+1,6=2,5
T=2(0,9+2,5)⋅10=17
Vậy tiết kiệm 17 triệu đô la.
Nhận xét. Cách 3 cũng cho thấy tiết kiệm trung bình mỗi năm là 20,9+2,5=1,7 triệu đô la.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1: một tích phân của hàm bậc nhất; Cách 3 để tính nhẩm kiểm tra.
Đáp số.Tiết kiệm được 17 triệu đô la.
Sai lầm thường gặp.Chỉ so sánh chi phí ở năm cuối: C1(10)−C2(10)=2,5 triệu đô la — đó là mức tiết kiệm của MỘT năm, không phải cả giai đoạn. Hoặc lấy t từ 2020 đến 2030 làm cận.
🚀 Mở rộng.Nếu xe hiệu quả hơn đắt hơn 12 triệu đô la thì sau bao nhiêu năm thu hồi vốn? Giải 0,08T2+0,9T−12=0 được T≈7,85 năm.
Bài 9 · 4.29★★Trang 18— Ứng dụng tích phân: tổng lợi nhuận theo thời gian
Bài 4.29 (trang 18). Doanh thu từ một quy trình sản xuất (tính bằng triệu đô la mỗi năm) được dự kiến sẽ tuân theo mô hình R=100+0,08t trong 10 năm. Trong cùng khoảng thời gian đó, chi phí (tính bằng triệu đô la mỗi năm) được dự kiến sẽ tuân theo mô hình C=60+0,2t2, trong đó t là thời gian (tính bằng năm). Ước tính lợi nhuận trong khoảng thời gian 10 năm.
Kiến thức cần nhớ
Lợi nhuận =∫ab[R(t)−C(t)]dt.
Công thức Simpson ∫abf=6b−a[f(a)+4f(2a+b)+f(b)] đúng tuyệt đối với đa thức bậc không quá 3.
🧠 Phân tích tư duy
Doanh thu và chi phí đều tính theo năm (tốc độ), nên lợi nhuận 10 năm là ∫010(R−C)dt — diện tích giữa hai đường. Cần kiểm tra R>C trên cả đoạn: R−C=40+0,08t−0,2t2≥20,8>0 với t∈[0;10].
1Cách 1. Tích phân của hiệu
Định hướng. Lợi nhuận mỗi năm là R−C; tích phân trên [0;10].
Vậy lợi nhuận ước tính 31012≈337,33 triệu đô la.
2Cách 2. Tổng doanh thu trừ tổng chi phí
Định hướng. Tính riêng hai tích phân.
∫010Rdt=(100t+0,04t2)010=1000+4=1004
∫010Cdt=(60t+30,2t3)010=600+3200=32000
L=1004−32000=31012≈337,33
Vậy lợi nhuận khoảng 337,33 triệu đô la.
3Cách 3. Công thức Simpson (chính xác cho đa thức bậc hai)
Định hướng.P(t)=40+0,08t−0,2t2 là đa thức bậc hai nên công thức Simpson cho đúng tích phân, chỉ cần ba giá trị P(0), P(5), P(10).
P(0)=40,P(5)=40+0,4−5=35,4,P(10)=40+0,8−20=20,8
L=610[40+4⋅35,4+20,8]=610⋅202,4=31012≈337,33
Vậy lợi nhuận 31012≈337,33 triệu đô la.
Nhận xét. Simpson là mẹo kiểm tra nhanh, nằm ngoài chương trình; bài tự luận vẫn trình bày Cách 1.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1: một tích phân đa thức; Cách 3 để thử lại trong vài giây.
Đáp số.Lợi nhuận khoảng 31012≈337,33 triệu đô la.
Sai lầm thường gặp.Tính lợi nhuận bằng R(10)−C(10)=20,8 (lợi nhuận của riêng năm thứ mười) hoặc 10⋅[R(0)−C(0)]=400 (coi lợi nhuận không đổi). Lỗi tính toán hay gặp: nguyên hàm của 0,2t2 viết thành 0,4t.
🚀 Mở rộng.Quy trình còn có lãi đến năm thứ mấy? Giải 40+0,08t−0,2t2=0 được t≈14,3; tổng lợi nhuận lớn nhất khi dừng đúng lúc đó.
Bài 10 · 4.30★★★Trang 18— Ứng dụng tích phân: diện tích giữa hai mô hình theo thời gian
Bài 4.30 (trang 18). Một trận dịch lây lan đến mức sau khi bùng phát t tuần số người nhiễm bệnh là N1(t)=0,1t2+0,5t+150, 0≤t≤50. Hai mươi lăm tuần sau khi dịch bệnh bùng phát, một loại vắc xin đã được phát triển và tiêm cho công chúng. Khi đó, số người nhiễm bệnh được điều chỉnh theo mô hình N2(t)=−0,2t2+6t+200, 25≤t≤50. a) Tìm thời điểm t để sau khi tiêm vắc xin thì dịch bệnh kết thúc, tức là số người nhiễm bệnh là N2(t)=0. b) Ước tính gần đúng số người mà vắc xin đã ngăn ngừa khỏi dịch bệnh trong thời gian xảy ra dịch bệnh.
Kiến thức cần nhớ
Phương trình bậc hai: công thức nghiệm với Δ, hoặc tách hạng tử đưa về phương trình tích.
Số người được bảo vệ =∫25T[N1(t)−N2(t)]dt, T là thời điểm N2(T)=0.
🧠 Phân tích tư duy
Ý a là phương trình bậc hai N2(t)=0, chọn nghiệm thuộc [25;50]. Ý b: theo mô hình (của R. Larson), N1, N2 là số ca nhiễm mỗi tuần khi không có và khi có vắc xin, nên số người được bảo vệ là diện tích giữa hai đường từ t=25 tới lúc dịch kết thúc. Lưu ý N1(25)=N2(25)=225: hai mô hình nối liền tại thời điểm tiêm.
1Cách 1. Công thức nghiệm và tích phân trực tiếp
Định hướng. Ý a dùng Δ; ý b tích phân hiệu N1−N2.
a)−0,2t2+6t+200=0⇔t2−30t−1000=0
Δ′=152+1000=1225,Δ′=35⇒t=15+35=50 (nhận) hoặc t=15−35=−20 (loại)
Nhận xét. Kết quả N1−N2=0,3s2+9,5s≥0 còn chứng tỏ từ lúc tiêm, số ca với vắc xin luôn thấp hơn không có vắc xin, và khoảng cách ngày càng lớn.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi: ý a tách nhân tử (Cách 2) cho nhanh; ý b dùng Cách 3 — dời gốc về t=25 làm mất hằng số và các lập phương nhỏ hơn hẳn.
Đáp số.a) t=50 tuần; b) khoảng 4531 người (chính xác theo mô hình 4531,25).
Sai lầm thường gặp.Tích phân từ 0 tới 50 thay vì từ 25 (trước tuần 25 chưa có vắc xin, N2 chưa xác định). Hoặc lấy N1(50)−N2(50)=425 (chênh lệch tại một thời điểm) làm đáp số.
🚀 Mở rộng.Nếu vắc xin có sớm hơn, ở tuần 20, với mô hình mới N2(t)=−0,2t2+6t+160 (vẫn nối liền N1(20)=N2(20)=200), hãy tìm lúc dịch kết thúc và số người được bảo vệ.