Áp dụng tích phân tính diện tích và thể tích - bài tập phần 11

Bài tập: Ông An có một mảnh vườn hình elip có độ dài trục lớn bằng 16 m, độ dài trục bé 10 m. Ông muốn trồng hoa trên dải đất rộng 8 m ở nhánh trục bé của elip làm trục đối xứng (xem hình vẽ). Biết kinh phí để trồng hoa là 100.000 đồng/m². Hỏi ông An cần bao nhiêu tiền để trồng hoa trên dải đất đó (số tiền được làm tròn đến hàng nghìn)?     
                                                                    (Đề thử nghiệm 2017)        
A. 7.862.000 đồng  
B. 7.653.000 đồng
C. 7.128.000 đồng  
D. 7.826.000 đồng                                                 

Lời giải

•   \( \frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1 \)  
•   \( \frac{x^2}{64} + \frac{y^2}{25} = 1 \)

\( \Leftrightarrow y^2 = 25 \left( 1 - \frac{x^2}{64} \right) \)

 \( \Leftrightarrow \left[
\begin{array}{l}
y = 5 \sqrt{1 - \frac{x^2}{64}} \\
y = -5 \sqrt{1 - \frac{x^2}{64}}
\end{array} \right. \)
 
\( S = 2 \int_{-4}^4 5 \sqrt{1 - \frac{x^2}{64}} \, dx = 76,5289182 \)

\( T = 76,5289182 \times 100.000 \, \text{(đồng)}= 7.652.891 \, \text{(đồng)} \approx 7.653.000 \, \text{(đồng)}\)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{B}} \)

page 54


Bài tập: Cho đường tròn (C) có phương trình: \( (x - 1)^2 + (y - 3)^2 = 4. \)  
Đường thẳng \( x = 2 \) chia hình tròn thành 2 phần có diện tích \( S_1, S_2 \) như hình vẽ. Tính \( S_1 \)
A. \( S_1 = \frac{8\pi}{3} - \sqrt{3} \)  
B. \( S_1 = \frac{8\pi}{3} + \sqrt{3} \)  
C. \( S_1 = \frac{4\pi}{3} + \sqrt{3} \)  
D. \( S_1 = \frac{2\pi}{3} + \sqrt{3} \)  

Lời giải

* \( (x - 1)^2 + (y - 3)^2 = 4 \Rightarrow (y - 3)^2 = 4 - (x - 1)^2  \)

\( \Leftrightarrow \left[
\begin{array}{l}
y - 3 =  \sqrt{4 - (x - 1)^2}\\
y - 3 = - \sqrt{4 - (x - 1)^2}
\end{array} \right.
\Leftrightarrow \left[
\begin{array}{l}
y = 3 + \sqrt{4 - (x - 1)^2} \\
y = 3 - \sqrt{4 - (x - 1)^2}
\end{array} \right.\)

\( S_1 = 2 \int_{-1}^2 \left( 3 + \sqrt{4 - (x - 1)^2} - 3 \right) \, dx = 2 \int_{-1}^2 \sqrt{4 - (x - 1)^2} \, dx \)

      \(  = 10,10963222 = \frac{8\pi}{3} + \sqrt{3} \)

\(( S_1 = 2S_3 = \dots) \)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{B}} \)

page 55


Bài tập: Một chất điểm đang chuyển động với vận tốc ban đầu \( v_0 = 15 \, \text{m/s} \) thì tăng tốc với gia tốc của chất điểm tăng theo biểu thức \( a(t) = t^2 + 4t \, \text{(m/s}^2\text{)} \).  Tính quãng đường chất điểm đi được trong khoảng thời gian 3 giây, kể từ lúc bắt đầu tăng vận tốc.
A. 68,25 m  
B. 70,25 m  
C. 69,75 m
D. 67,25 m  

Lời giải

•  Phương trình chuyển động: \( s = s(t) \) 
•  Vận tốc chất điểm: \( v = v(t) = s'(t) \)
•  Gia tốc của chất điểm: \( a = a(t) = v'(t) \)

•  \( v(t) = \int a(t) \, dt = \int (t^2 + 4t) \, dt = \frac{t^3}{3} + 2t^2 + C\)  

•  \( v(0) =15 \Leftrightarrow C = 15 \)  

•  \( v(t) = \frac{t^3}{3} +2 t^2+ 15 \)

•   \( s(t) = \int v(t) \, dt =  \frac{t^4}{12} + \frac{2t^3}{3} + 15t + C\)  

 \( s(0) = 0 \Rightarrow c = 0\)

•  \( s(0) = \frac{t^4}{12} + \frac{2t^3}{3} + 15t \Rightarrow s (3) =  \frac{279}{4} = 69,75  \)m

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{C}} \)

•  \( v(t_0) = \int_0^{t_0} a(t) \, dt\)
•  \(s(t_0) = \int_0^{t_0} v(t) \, dt \)

page 56


Bài tập: Một vật đang chuyển động với vận tốc ban đầu \( v_0 = 10 \, \text{m/s} \) thì tăng tốc với gia tốc của vật tăng theo biểu thức \( a(t) = t^2 + 3t \).  Tính quãng đường đi được trong khoảng thời gian 10 giây, kể từ lúc bắt đầu tăng tốc
A. \( \frac{4300}{3} \, \text{m} \)  
B. \( 4300 \, \text{m} \)  
C. \( 430 \, \text{m} \)
D. \( \frac{430}{3} \, \text{m} \)  

Lời giải

• \( v(t) = \int a(t) \, dt = \frac{t^3}{3} + \frac{3t^2}{2} + C \)  

•  \( t = 0 \), \( v(0) = 10  \implies C = 10 \)  

• \( v(t) = \frac{t^3}{3} + \frac{3t^2}{2} + 10\)

•  \( s(10) = \int_0^{10} \left( \frac{t^3}{3} + \frac{3t^2}{2} + 10 \right) \, dt  = \frac{4300}{3} \, \text{m}\)

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{A}} \)

page 57


Bài tập: Một vật di chuyển với gia tốc \( a(t) = \frac{-20}{(1+2t)^2} \) (m/s\(^2\)). Khi \( t = 0 \), vận tốc của vật là 30  m/s. Tính quãng đường vật đi được sau 2 giây (làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).  
A.  \( S = 46 \) m  
B.  \( S = 50 \) m 
C.  \( S = 48 \) m   
D.  \( S = 52 \) m  

Lời giải

* \( v(t) = \int \frac{-20}{(1+2t)^2} dt = \frac{10}{1+2t} + C \)  

\( v(0) = 30 \Rightarrow C = 20 \)  

\( v(t) = \frac{10}{1+2t} + 20 \)  

* \( S(t) = \int \left( \frac{10}{1+2t} + 20 \right) dt = 5 \ln |1+2t| + 20t + C \)  

\( S(0) = 0  \Rightarrow  C = 0 \)

\( S(t) = 5 \ln |1+2t| + 20t \)  

\( S(2) = 5 \ln 5 + 40 \approx 48,047 \Rightarrow S \approx 48 \) m  

\(\Rightarrow\) Vậy chọn đáp án \(\boxed{\text{C}} \)

page 58