Câu hỏi

Lúc 10 giờ sáng trên sa mạc, một nhà địa chất đang ở tại vị trí \(A\), anh ta muốn đến vị trí \(B\) (bằng ô tô) trước 12 giờ trưa, với \(AB = 70\,km.\) Nhưng trong  sa mạc thì xe chỉ có thể di chuyển với vận tốc là \(30\,km/h\). Cách vị trí \(A\) \(10\,km\) có một con đường nhựa chạy song song với đường thẳng nối từ\(A\) đến \(B\). Trên đường nhựa thì xe có thể di chuyển với vận tốc \(50\,km/h\). Tìm thời gian ít nhất để nhà địa chất đến vị trí \(B\)?

  • A \(1\)giờ 52 phút.             
  • B \(1\)giờ 54 phút.             
  • C \(1\)giờ 56 phút.             
  • D \(1\)giờ 58 phút.

Phương pháp giải:

+) Tính tổng thời gian đi từ A đến B.

+) Sử dụng BĐT: \(\sqrt {{a^2} + {b^2}}  + \sqrt {{c^2} + {d^2}}  \ge \sqrt {{{\left( {a + c} \right)}^2} + {{\left( {b + d} \right)}^2}} \).

+) Sử dụng phương pháp hàm số.

Lời giải chi tiết:

 

Giả sử ô tô đi theo đường gấp khúc \(AMNB\) như hình vẽ bên.

Đặt \(DM = x,\,\,MN = y \Rightarrow NC = 70 - x - y\).

\( \Rightarrow AM = \sqrt {D{M^2} + A{D^2}}  = \sqrt {{x^2} + {{10}^2}} ,\,\,BN = \sqrt {B{C^2} + C{N^2}}  = \sqrt {{{10}^2} + {{\left( {70 - x - y} \right)}^2}} \)

Thời gian ô tô đi hết quãng đường \(AM:\,\,{t_1} = \dfrac{{\sqrt {{x^2} + {{10}^2}} }}{{30}}\)

Thời gian ô tô đi hết quãng đường \(MN:\,\,{t_2} = \dfrac{y}{{50}}\)

Thời gian ô tô đi hết quãng đường \(NC:\,\,{t_3} = \dfrac{{\sqrt {{{10}^2} + {{\left( {70 - x - y} \right)}^2}} }}{{30}}\)

Khi đó tổng thời gian ô tô đi từ A đến B là:

\(t = {t_1} + {t_2} + {t_3} = \dfrac{{\sqrt {{x^2} + {{10}^2}}  + \sqrt {{{\left( {70 - x - y} \right)}^2} + {{10}^2}} }}{{30}} + \dfrac{y}{{50}} \ge \dfrac{{\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}} }}{{30}} + \dfrac{y}{{50}}\)

Xét hàm số \(f\left( y \right) = \dfrac{{\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}} }}{{30}} + \dfrac{y}{{50}}\,\,\left( {0 < y < 70} \right)\) ta có:

\(\begin{array}{l}f'\left( y \right) = \dfrac{{y - 70}}{{30\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}} }} + \dfrac{1}{{50}} = 0 \Leftrightarrow \dfrac{{5\left( {y - 70} \right) + 3\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}} }}{{150\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}} }} = 0\\ \Leftrightarrow 3\sqrt {{{\left( {70 - y} \right)}^2} + {{20}^2}}  = 5\left( {70 - y} \right) \Leftrightarrow 9{\left( {70 - y} \right)^2} + {9.20^2} = 25{\left( {70 - y} \right)^2}\\ \Leftrightarrow 16{\left( {70 - y} \right)^2} = 3600 \Leftrightarrow {\left( {70 - y} \right)^2} = 225 \Leftrightarrow 70 - y = 15 \Leftrightarrow y = 55\end{array}\)

BBT:

 

Dựa vào BBT \( \Rightarrow \min f\left( y \right) = f\left( {55} \right) = \dfrac{{29}}{{15}}\)

Vậy thời gian ít nhất để nhà địa chất đến vị trí B là \(\dfrac{{29}}{{15}}\) giờ = 1 giờ 56 phút.

Chọn C. 


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay