Giải chi tiết Câu hỏi Luyện tập 2 trang 18 SGK Toán 12 Kết nối tri thức – Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số. Tham khảo: Sử dụng kiến thức về cách tìm giá trị lớn nhất của hàm số trên một đoạn để tính.
Câu hỏi/Đề bài:
Giả sử sự lây lan của một loại virus ở một địa phương có thể được mô hình hóa bằng hàm số \(N\left( t \right) = – {t^3} + 12{t^2},0 \le t \le 12,\) trong đó N là số người bị nhiễm bệnh (tính bằng trăm người) và t là thời gian (tuần).
a) Hãy ước tính số người tối đa bị nhiễm bệnh ở địa phương đó.
b) Đạo hàm N’(t) biểu thị tốc độ lây lan của virus (còn gọi là tốc độ truyền bệnh). Hỏi virus sẽ lây lan nhanh nhất khi nào?
Hướng dẫn:
Sử dụng kiến thức về cách tìm giá trị lớn nhất của hàm số trên một đoạn để tính: Giả sử \(y = f\left( x \right)\) là hàm số liên tục trên \(\left[ {a;b} \right]\) và có đạo hàm trên (a; b), có thể trừ ra tại một số hữu hạn điểm mà tại đó hàm số không có đạo hàm. Giả sử chỉ có hữu hạn điểm trong đoạn \(\left[ {a;b} \right]\) mà đạo hàm \(f’\left( x \right) = 0\).
Các bước tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một \(\left[ {a;b} \right]\):
1. Tìm các điểm \({x_1},{x_2},…{x_n} \in \left( {a;b} \right)\), tại đó \(f’\left( x \right) = 0\) hoặc không tồn tại.
2. Tính \(f\left( {{x_1}} \right);f\left( {{x_2}} \right);…;f\left( {{x_n}} \right)\), f(a) và f(b).
3. Tìm số lớn nhất M và số nhỏ nhất m trong các số trên. Ta có:
\(M = \mathop {\max }\limits_{\left[ {a;b} \right]} f\left( x \right),m = \mathop {\min }\limits_{\left[ {a;b} \right]} f\left( x \right)\)
Lời giải:
a) Với \(0 \le t \le 12\) ta có:
\(N’\left( t \right) = – 3{t^2} + 24t,N’\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow – 3{t^2} + 24t = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = 0\left( {tm} \right)\\t = 8\left( {tm} \right)\end{array} \right.\)
Ta có: \(N\left( 0 \right) = 0,N\left( 8 \right) = – {8^3} + {12.8^2} = 256,N\left( {12} \right) = – {12^3} + {12.12^2} = 0\)
Do đó, số người tối đa bị nhiễm bệnh ở địa phương là 256 người trong 12 tuần đầu.
b) Hàm số biểu thị tốc độ độ lây lan của virus là: \(N’\left( t \right) = – 3{t^2} + 24t\)
Đặt \(f\left( t \right) = – 3{t^2} + 24t\), với \(0 \le t \le 12\)
Ta có: \(f’\left( t \right) = – 6t + 24,f’\left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = 4\left( {tm} \right)\)
\(f\left( 0 \right) = 0,f\left( 4 \right) = – {3.4^2} + 24.4 = 48,f\left( {12} \right) = – {3.12^2} + 24.12 = – 144\)
Do đó, virus sẽ lây lan nhanh nhất khi \(t = 4\) (tuần thứ 4).