Áp dụng tích phân tính diện tích và thể tích - bài tập phần 12

Bài tập: Một ô tô đang chạy với vận tốc \( 20 \) m/s thì người lái đạp phanh. Sau khi đạp phanh, ô tô chuyển động chậm dần đều với vận tốc \( v(t) = -4t + 20 \) (m/s), trong đó \( t \) là thời gian tính bằng giây kể từ lúc đạp phanh. Quãng đường ô tô đi được thì lúc đạp phanh đến khi dừng hẳn là:
A. \( 2 \) m  
B. \( 3 \) m  
C. \( 4 \) m  
D. \( 5 \) m   

Lời giải

\( v(t) = 0  \Rightarrow t = \frac{1}{2} \) (s)  

\( S(t) = \int v(t) dt = \int (-40t + 20) dt = -20t^2 + 20t + C \)  

\( S(0) = 0 \Rightarrow C = 0 \)

\( S(t) = -20t^2 + 20t \Rightarrow S( \frac{1}{2}) = 10 - 5 = 5 \) m  

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

page 59


Bài tập: Một vật chuyển động trong 4 giờ với vận tốc \( v \) (km/h) phụ thuộc thời gian \( t \) (h) có đồ thị như hình vẽ.Trong khoảng thời gian 3 giờ kể từ khi bắt đầu chuyển động, đồ thị đó là một phần của đồ thị parabol có đỉnh \( I(2,9) \) với trục song song với trục tung, khoảng thời gian còn lại đồ thị là 1 đoạn thẳng song song với trục hoành. Tính quãng đường S vật di chuyển được trong 4 giờ.  
                                                                ​​​​​​​    ​​​​​​​    ​​​​​​​    
A. \( S = 26,5 \) km  
B. \( S = 28,5 \) km  
C. \( S = 27 \) km 
D. \( S = 24 \) km  

                                                                        (2017. Câu 35)

Lời giải

* \( v(t) = at^2 + bt \)  

\( \begin{cases} 4a + 2b = 9 \\ -\frac{b}{2a} = 2 \end{cases}  
\Leftrightarrow \begin{cases} b = -4a\\ a = -\frac{9}{4} \end{cases} 
\Leftrightarrow \begin{cases} a = -\frac{9}{4}\\ b = 9 \end{cases} \)

 \( v(t) = -\frac{9}{4}t^2 + 9t \)  

 \( t = 3  \Rightarrow  v = \frac{27}{4} \)  

\(  \Rightarrow  S(t) = \int_0^3 (-\frac{9}{4}t^2 + 9t) dt + \int_3^4 \frac{27}{4} dt = 27 \)  

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

page 60


\( D: x^2 + (y - 2)^2 = 1 \) quay quanh trục \( Ox \)

           


\( x^2 + (y - 2)^2 = 1 \Leftrightarrow  (y = 2)^2 = 1 - x^2 \)

\( \Leftrightarrow y = 2 \pm \sqrt{1 - x^2} \) 

\( V = \pi \int_{-1}^{1} [(2 + \sqrt{1 - x^2})^2 - (2 - \sqrt{1 - x^2})^2] dx \)

\( = \pi \int_{-1}^{1} 8\sqrt{1 - x^2} \, dx \)

Đặt x = Sin t

\( V = 4\pi^2 \)(dvtt)

page 61


 \( D : { y = x^2, y = \frac{x^2}{27}, y = \frac{27}{x} } \)
(a) Tính thể tích khi \( D \) quay quanh trục \( Ox \)  
(b) Tính thể tích khi \( D \) quay quanh trục \( Oy \)  

 
* \( x^2 = \frac{27}{x}  \Rightarrow x = 3 \)  

* \( \frac{x^2}{27} = \frac{27}{x}  \Rightarrow x = 9 \)  

a)  \( V = \pi \int_0^3 \left( x^4 - \frac{x^4}{27^2} \right) dx + \pi \int_3^9 \left[ \left(\frac{27}{x}\right)^2 - \left(\frac{x^2}{27}\right)^2 \right] dx\)

b)  \(V = \pi \int_0^3 \left( \left(\sqrt{27y}\right)^2 - (\sqrt{y})^2 \right) dy + \pi \int_3^9 \left[ \left(\frac{27}{y}\right)^2 - (\sqrt{y})^2 \right] dy\)
 

page 62


Xét hình phẳng \( A \) giới hạn bởi các đường :
\( y^2 = x^3 \), \( y = 0 \), \( x = 1 \) và vùng \( y \geq 0 \).  
Tính thể tích vật thể tròn xoay được tạo nên khi quay hình \( A \)
 (a) Quanh  \( Ox \)
 (b) Quanh \( Oy \)


\( y^2 = x^3 \Leftrightarrow y = \pm \sqrt{x^3} \Leftrightarrow x = \sqrt[3]{y^2} \)

(a)  \( V = \pi \int_0^1 x^3 \, dx \)

(b)  \( V = \pi \int_0^1 \left( 1 - y^{\frac{4}{3}} \right) dy \)

page 63