Bài 48 trang 63 sbt hình học 12 nâng cao

\[{{{V_1}} \over {{V_2}}} = {1 \over 4}{{{{\left[ {\sqrt {1 + {{{h^2}} \over {{r^2}}}} + 1} \right]}^3}} \over {{{{h^2}} \over {{r^2}}}}} = {1 \over 4}{{{{\left[ {1 + \sqrt {1 + x} } \right]}^3}} \over x},\] ở đó \[{{{h^2}} \over {{r^2}}} = x > 0.\]
Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn
  • LG 1
  • LG 2

Gọirvàhlần lượt là bán kính đáy và chiều cao của một hình nón. Kí hiệu \[{V_1},{V_2}\] lần lượt là thể tích hình nón và thể tích hình cầu nội tiếp hình nón.

LG 1

Tỉ số \[{{{V_1}} \over {{V_2}}}\] theo r, h.

Lời giải chi tiết:

Gọi [P] là mặt phẳng đi qua trục của hình nón thì [P] cắt hình nón theo tam giác cân SAB, cắt mặt cầu theo đường tròn lớn, đường tròn này nội tiếp tam giác cân.

Khi đó, bán kính \[{r_1}\] của hình cầu nội tiếp hình nón được tính bởi công thức

\[{r_1} = {{rh} \over {r + \sqrt {{h^2} + {r^2}} }}.\]

Thể tích hình nón là \[{V_1} = {1 \over 3}\pi {r^2}h.\]

Thể tích hình cầu nội tiếp hình nón là \[{V_2} = {{4\pi } \over 3}{\left[ {{{rh} \over {r + \sqrt {{r^2} + {h^2}} }}} \right]^3}.\]

Vậy \[{{{V_1}} \over {{V_2}}} = {1 \over 4}{{{{\left[ {r + \sqrt {{r^2} + {h^2}} } \right]}^3}} \over {r{h^2}}}.\]

LG 2

Khirvàhthay đổi, tìm giá trị bé nhất của tỉ số \[{{{V_1}} \over {{V_2}}}\].

Lời giải chi tiết:

\[{{{V_1}} \over {{V_2}}} = {1 \over 4}{{{{\left[ {\sqrt {1 + {{{h^2}} \over {{r^2}}}} + 1} \right]}^3}} \over {{{{h^2}} \over {{r^2}}}}} = {1 \over 4}{{{{\left[ {1 + \sqrt {1 + x} } \right]}^3}} \over x},\] ở đó \[{{{h^2}} \over {{r^2}}} = x > 0.\]

Xét \[f[x] = {{{{\left[ {1 + \sqrt {1 + x} } \right]}^3}} \over {4x}},f'[x] = {{{{\left[ {\sqrt {1 + x} + 1} \right]}^2}\left[ {x - 2 - 2\sqrt {1 + x} } \right]} \over {4.2{x^2}\sqrt {x + 1} }}.\]

Vì \[{{{{\left[ {\sqrt {1 + x} + 1} \right]}^2}} \over {4.2{x^2}\sqrt {x + 1} }} > 0\] nên khi xét dấu củaf[x], ta chỉ cần xét dấu của \[g[x] = x - 2 - 2\sqrt {1 + x} .\] Ta có \[g'[x] = 1 - {1 \over {\sqrt {x + 1} }}.\]

Dễ thấyg[x] > 0vì khi x > 0 thì \[{1 \over {\sqrt {x + 1} }} < 1,\] đồng thờig[x] = 0\[ \Leftrightarrow x = 8.\]

Vậyg[x]là hàm tăng trên miềnx > 0vàg[8] = 0nên

với \[0 < x \le 8\] thì \[g[x] \le 0;\]

với \[8 < x < + \infty \] thì g[x] > 0.

Bảng biến thiên củaf[x]

Vậy giá trị bé nhất của \[{{{V_1}} \over {{V_2}}}\] bằng 2.

Video liên quan

Chủ Đề