Sách giáo khoa Toán 12 Tập một

Giải Bài 1.26 trang 41 SGK Toán 12

Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn   Đã kiểm chéo

Đề bài

Giả sử một hạt chuyển động trên một trục thẳng đứng chiều dương hướng lên trên sao cho toạ độ của hạt (đơn vị: mét) tại thời điểm $t$ (giây) là $y = t^3 - 12t + 3$, $t \geq 0$.
a) Tìm các hàm vận tốc và gia tốc.
b) Khi nào thì hạt chuyển động lên trên và khi nào thì hạt chuyển động xuống dưới?
c) Tìm quãng đường hạt đi được trong khoảng thời gian $0 \leq t \leq 3$.
d) Khi nào hạt tăng tốc? Khi nào hạt giảm tốc?

Lời giải

a) Hàm vận tốc và gia tốc

Toạ độ của hạt: $y(t) = t^3 - 12t + 3$, $t \geq 0$.

Vận tốc là đạo hàm của toạ độ theo thời gian:
$$v(t) = y'(t) = 3t^2 - 12 \ (\text{m/s}).$$

Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian:
$$a(t) = v'(t) = 6t \ (\text{m/s}^2).$$

b) Hạt chuyển động lên trên, xuống dưới

Vì chiều dương hướng lên trên nên:
- Hạt chuyển động lên trên khi $v(t) > 0$;
- Hạt chuyển động xuống dưới khi $v(t) < 0$.

Xét $v(t) = 3t^2 - 12 = 3(t^2 - 4) = 3(t-2)(t+2)$.

Với $t \geq 0$ thì $t + 2 > 0$, nên dấu của $v(t)$ cùng dấu với $t - 2$:
- $v(t) > 0 \Leftrightarrow t > 2$: hạt chuyển động lên trên khi $t > 2$ (giây).
- $v(t) < 0 \Leftrightarrow 0 \leq t < 2$: hạt chuyển động xuống dưới khi $0 \leq t < 2$ (giây).

(Tại $t = 2$, $v = 0$: hạt đổi chiều chuyển động.)

c) Quãng đường đi được trong $0 \leq t \leq 3$

Trên $[0;3]$, vận tốc đổi dấu tại $t = 2$, nên ta chia làm hai giai đoạn.

Tính toạ độ tại các mốc:
$$y(0) = 3; \quad y(2) = 2^3 - 12\cdot 2 + 3 = 8 - 24 + 3 = -13; \quad y(3) = 3^3 - 12\cdot 3 + 3 = 27 - 36 + 3 = -6.$$

- Giai đoạn $0 \leq t \leq 2$ (hạt đi xuống): quãng đường $= |y(2) - y(0)| = |-13 - 3| = 16$ (m).
- Giai đoạn $2 \leq t \leq 3$ (hạt đi lên): quãng đường $= |y(3) - y(2)| = |-6 - (-13)| = 7$ (m).

Tổng quãng đường hạt đi được:
$$s = 16 + 7 = 23 \ (\text{m}).$$

d) Khi nào hạt tăng tốc, giảm tốc

Tốc độ (độ lớn vận tốc) của hạt tăng khi vận tốc và gia tốc cùng dấu, và giảm khi vận tốc và gia tốc trái dấu.

Với $t > 0$ ta luôn có $a(t) = 6t > 0$. Do đó:
- Hạt tăng tốc khi $v(t) > 0$, tức là $t > 2$ (giây).
- Hạt giảm tốc khi $v(t) < 0$, tức là $0 < t < 2$ (giây).

Đáp số

$v(t) = 3t^2 - 12$ (m/s); $a(t) = 6t$ (m/s²)Lên trên khi $t > 2$ s; xuống dưới khi $0 \leq t < 2$ s$s = 23$ mTăng tốc khi $t > 2$ s; giảm tốc khi $0 < t < 2$ s

Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.