Toan Thuc Te Ung dung day du loi giai là tài liệu môn Toán trong chương trình Lớp 12 được cungthi.vn tổng hợp và biên soạn. Tạo nguồn tài liệu giúp các bạn trong việc ôn tập
Những địa chỉ uy tín để bạn mua sách
Nội dung tóm tắt
MỘT SỐ BÀI TOÁN ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
Việc vận dụng kiến thức toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn là một vấn đề quan trọng trong dạy và học toán ở trường phổ thông. Điều này đó được thể hiện từ trong đề thi THPT quốc gia năm học 2014-2015, 2015 – 2016 và gần đây là đề thi minh họa của Bộ Giáo dục.
Trong chương trình sách giáo khoa Toán hiện hành, nhất là trong chương trình Đại số và Giải tích , có nhiều chủ đề kiến thức có nhiều lợi thế trong việc lồng ghép những bài toán mang tính thực tế cao, chẳng hạn: Hệ bất phương trình bậc nhất hai ẩn, Phương trình bậc hai, Bất phương trình bậc hai (Lớp 10), Giải tích tổ hợp, Xác suất, Cấp số cộng, Cấp số nhân (lớp 11) , Đạo hàm (Lớp 12), ... Những chủ đề có vai trò rất quan trọng trong việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng kiến thức Toán học vào thực tiễn . Tuy nhiên, vì nhiều lý do ít được sự quan tâm, chú ý khai thác của người dạy và người học toán.
Trong chuyên đề này, tôi cố gắng làm những công việc sau đây:
- Phân loại các bài tập theo từng chủ đề kiến thức;
- Cố gắng sưu tầm càng nhiều càng tốt các t́nh huống thực tiễn từ đó nêu lên bài toán cần phải giải quyết, vận dụng kiến thức toán đă học để giải quyết vấn đề;
- Xây dựng hệ thống các bài tập theo từng chủ đề kiến thức.
Mặc dù đă rất cố gắng nhưng do khả năng hạn chế nên chuyên đề này chắc chắn sẽ còn nhiều hạn chế, kính mong quí thầy, cô đóng góp ý kiến để tài liệu này tốt hơn ở tương lai.
1. Chủ đề đạo hàm
Đây là công cụ hữu hiệu trong việc tìm cực trị; tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của hàm số. Thông qua việc dạy học kiến thức này, ta có thể cho học sinh giải những bài toán thực tiễn khá hấp dẫn và mang nhiều ý nghĩa.
Ví dụ 1: Một màn ảnh chữ nhật cao 1,4m được đặt ở độ cao 1,8m so với tầm mắt (tính đầu mép dưới của màn ảnh). Để nhìn rõ nhất phải xác định vị trí đứng sao cho góc nhìn lớn nhất. Hãy xác định vị trí đó?
Lời giải :
Với bài toán này ta cần xác định OA để góc BOC lớn
nhất, điều này xảy ra khi và chỉ khi tgBOC lớn nhất.
Đặt OA = x (m) với x > 0, ta có tgBOC = tg(AOC - AOB)
= = = = .
Xét hàm số f(x) =
Bài toán trở thành tìm x > 0 để f(x) đạt giá trị lớn nhất.
Ta có f'(x) =, f'(x) = 0 x = 2,4
Ta có bảng biến thiên
Vậy vị trí đứng cho góc nhìn lớn nhất là cách màn ảnh 2,4m.
Ví dụ 2: Từ một khúc gỗ tròn hình trụ, cần xẻ thành một chiếc xà có tiết diện ngang là hình vuông và 4 miếng phụ như hình vẽ. Hãy xác định kích thước của các miếng phụ để diện tích sử dụng theo tiết diện ngang là lớn nhất?
Ta có lời giải bài toán như sau:
Gọi x, y là chiều rộng, chiều dài của miếng phụ như Hình vẽ. Gọi d là đường kính của khúc gỗ, khi đó ta có tiết diện ngang của thanh xà có cạnh là
và 0 < x < , 0 < y < .
Theo bài ra ta được hình chữ nhật ABCD
như hình vẽ, theo Định lý Pitago ta có
Suy ra với 0 < x < , S là diện tích một miếng phụ. Ứng dụng Đạo hàm ta có S lớn nhất khi và chỉ khi x = .
Ví dụ 3. Chi phí về nhiên liệu của một tàu được chia làm hai phần. Trong đó phần thứ nhất không phụ thuộc vào vận tốc và bằng 480 ngàn đồng/giờ. Phần thứ hai tỷ lệ thuận với lập phương của vận tốc, khi v = 10km/h thì phần thứ hai bằng 30 ngàn đồng/giờ. Hãy xác định vận tốc của tàu để tổng chi phí nguyên liệu trên 1 km đường là nhỏ nhất?
Lời giải: Gọi x (km/h) là vận tốc của tàu. Thời gian tàu chạy quảng đường 1km là (giờ). Chi phí tiền nhiên liệu cho phần thứ nhất là (ngàn Đồng). Tại v = 10 km/h chi phí cho quảng đường 1km ở phần thứ hai là .30 = 3 (ngàn đồng). Xét tại vận tốc x(km/h): gọi y (ngàn Đồng) là chi phí cho quảng đường 1km tại vận tốc x, ta có y = kx3, 3 = k103 (k là hệ số tỉ lệ giữa chi phí 1km đường của phần thứ hai và lập phương của vận tốc), suy ra . Vậy tổng chi phí tiền nhiên liệu cho 1km đường là . Áp dụng Đạo hàm ta có chi phí p nhỏ nhất khi tàu chạy với vận tốc x = 20 (km/h).
Ví dụ 4: Cần phải xây dựng một hố ga, dạng hình hộp chữ nhật có thể tích V(m3), hệ số k cho trước (k- tỉ số giữa chiều cao của hố và chiều rộng của đáy). Hãy xác định các kích thước của đáy để khi xây tiết kiệm nguyên vật liệu nhất?
Lời giải : Gọi x, y, h (x, y, h > 0) lần lượt là chiều rộng, chiều dài và chiều cao của hố ga.
Ta có:
và
Nên diện tích toàn phần của hố ga là:
S = xy + 2yh + 2xh .
Áp dụng Đạo hàm ta có S nhỏ nhất khi . Khi đó .
Ví dụ 5: Từ cảng A dọc theo đường sắt AB cần phải xác định một trạm trung chuyển hàng hóa C và xây dựng một con đường từ C đến D. Biết rằng vận tốc trên đường sắt là v1 và trên đường bộ là v2 (v1 < v2). Hãy xác định phương án chọn địa điểm C để thời gian vận chuyển hàng từ cảng A đến cảng D là ngắn nhất?
Lời giải : Gọi t là thời gian vận chuyển hàng hóa từ cảng A đến cảng D.
Ta có:
t = = =
= =
Xét hàm số:
.
Ứng dụng Đạo hàm ta được nhỏ nhất khi . Vậy để t nhỏ nhất ta chọn C sao cho .
