Giả sử đồ thị hàm số \(y=\left( {{m}^{2}}+1 \right){{x}^{4}}-2m{{x}^{2}}+{{m}^{2}}+1\) có 3 điểm cực trị A, B, C với \({{x}_{A}}<{{x}_{B}}<{{x}_{C}}.\) Khi quay tam giác ABC quanh cạnh AC ta được một khối tròn xoay. Giá trị của m để thể tích khối tròn xoay đó lớn nhất thuộc khoảng nào trong các khoảng dưới đây?
A. (-2;0)
B. (0;2)
C. (2;4)
D. (4;6)
Lời giải của giáo viên
Ta có: \({y}'=4\left( {{m}^{2}}+1 \right){{x}^{3}}-4mx=4x\left[ \left( {{m}^{2}}+1 \right){{x}^{2}}-m \right].\)
Cho \(y' = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} x = 0\\ x = \pm \sqrt {\frac{m}{{{m^2} + 1}}} \left( {m > 0} \right) \end{array} \right..\)
Khi m>0 thì đồ thị hàm số có ba điểm cực trị:
\(A\left( -\sqrt{\frac{m}{{{m}^{2}}+1}};-\frac{{{m}^{2}}}{{{m}^{2}}+1}+{{m}^{2}}+1 \right),B\left( 0;{{m}^{2}}+1 \right),C\left( \sqrt{\frac{m}{{{m}^{2}}+1}};-\frac{{{m}^{2}}}{{{m}^{2}}+1}+{{m}^{2}}+1 \right).\)
Tam giác ABC cân tại B, gọi I là trung điểm của AC.
Khi đó \(BI=\frac{{{m}^{2}}}{{{m}^{2}}+1}.\)
Khi quay tam giác ABC quay quanh AC thì được khối tròn xoay có thể tích là:
\(V=2.\frac{1}{3}.\pi {{r}^{2}}h=\frac{2}{3}\pi B{{I}^{2}}.IC=\frac{2}{3}\pi {{\left( \frac{{{m}^{2}}}{{{m}^{2}}+1} \right)}^{2}}\sqrt{\frac{m}{{{m}^{2}}+1}}=\frac{2}{3}\pi \sqrt{\frac{{{m}^{9}}}{{{\left( {{m}^{2}}+1 \right)}^{5}}}}\)
Xét hàm số \(f\left( m \right)=\frac{{{m}^{9}}}{{{\left( {{m}^{2}}+1 \right)}^{5}}}\), ta có \({f}'\left( m \right)=\frac{{{m}^{8}}\left( 9-{{m}^{2}} \right)}{{{\left( {{m}^{2}}+1 \right)}^{6}}}\], với \[m>0.\)
Cho \({f}'\left( m \right)=0\Rightarrow m=3\left( m>0 \right).\)
Bảng biến thiên của hàm số y = f(m):
Từ bảng biến thiên ta có \(\max f\left( m \right)=f\left( 3 \right).\) Vậy thể tích lớn nhất khi \(m=3\in \left( 2;4 \right).\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Số phức nào sau đây là số đối của số phức z, biết z có phần thực dương thoả mãn \(\left| z \right|=2\) và biểu diễn số phức z thuộc đường thẳng \(y-\sqrt{3}x=0.\)
Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm \({f}'\left( x \right)=\left( x-1 \right){{\left( x+1 \right)}^{6}}{{\left( x-2 \right)}^{5}}.\) Hàm số có bao nhiêu điểm cực trị?
Cho hàm số \(y=\sqrt{x+\frac{1}{x}}\). Giá trị nhỏ nhất của hàm số trên \((0;\,+\infty )\) bằng
Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại A, BC = 2a. Mặt bên SBC là tam giác vuông cân tại S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Thể tích khối chóp S.ABC là
Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz, cho đường thẳng \(\Delta :\frac{x}{2}=\frac{y-1}{-1}=\frac{z}{2}\) và đường thẳng \(d:\frac{x+2}{-1}=\frac{y-1}{2}=\frac{z+1}{2}.\) Góc giữa d và \(\Delta \) bằng
Cho hàm số y = f(x) có bảng biến thiên
Khẳng định nào sau đây là đúng?
Nếu \({{\log }_{8}}a+{{\log }_{4}}{{b}^{2}}=5\) và \({{\log }_{4}}{{a}^{2}}+{{\log }_{8}}b=7\) thì giá trị của ab là
Tìm hệ số của đơn thức \({{a}^{3}}{{b}^{2}}\) trong khai triển nhị thức \({{\left( a+2b \right)}^{5}}.\)
Cho hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn \(\left[ \frac{1}{2};2 \right]\) và thoả mãn \(f\left( x \right)+2f\left( \frac{1}{x} \right)=3x;\forall x\in {{\mathbb{R}}^{*}}.\) Tính tích phân \(\int\limits_{\frac{1}{2}}^{2}{\frac{f\left( x \right)}{x}dx}.\)
Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho điểm \(A\left( 1;-2;1 \right)\) và mặt phẳng (P): x + 2y + 2z – 1 = 0. Khoảng cách từ A đến mặt phẳng (P) bằng
Đồ thị hàm số nào dưới đây nhận đường thẳng x = 1 là đường tiệm cận đứng?
Cho hàm số \(y=\frac{ax+b}{cx+d}\) có đồ thị như hình vẽ. Mệnh đề nào sau đây là mệnh đề đúng?
Nguyên hàm của hàm số \(f\left( x \right)={{3}^{x}}+{{x}^{2}}\) là
Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng \(\left( P \right):2\left( {{m}^{2}}+m+2 \right)x+\left( {{m}^{2}}-1 \right)y+\left( m+2 \right)z+{{m}^{2}}+m+1=0\) luôn chứa đường thẳng \(\Delta \) cố định khi m thay đổi. Khoảng cách từ gốc toạ độ đến \(\Delta \) là
Giả sử khi tính tích phân \(K=\int\limits_{1}^{2}{\frac{x-1}{{{x}^{2}}}{{e}^{x}}dx}\) ta được kết quả là \(\frac{a}{b}.{{e}^{2}}+c.e\) với \(a,b,c\in \mathbb{Z}\) và \(\frac{a}{b}\) là phân số tối giản. Khi đó tổng S = a + b + c bằng