Bác An muốn đặt đóng một chiếc hộp đựng quà lưu niệm có dạng hình hộp chữ nhật với mặt đáy \(ABCD\) là hình vuông như hình dưới đây.
Để món quà trở nên đặc biệt, bác An muốn mạ bốn mặt xung quanh và mặt đáy dưới (mặt \(MNPQ\)) của chiếc hộp bằng kim loại quý (không mạ nắp hộp). Em hãy tìm độ dài cạnh \(MN\) của mặt đáy và chiều cao \(AM\) của hộp quà sao cho tổng diện tích các mặt được mạ kim loại quý của chiếc hộp là nhỏ nhất biết rằng thể tích của chiếc hộp là \(4d{m^3}\).
Gọi độ dài cạnh \(MN\) là \(x\left( {dm} \right)\) (\(x > 0\))
Gọi độ dài chiều cao \(AM\) là \(h\left( {dm} \right)\) (\(h > 0\))
Biểu diễn \(h\) theo \(x\) dựa vào thể tích của chiếc hộp.
Tính diện tích cần mạ kim loại = diện tích bốn mặt xung quanh và diện tích mặt đáy dưới.
Sử dụng bất đẳng thức Cô – si cho 3 số để tìm giá trị nhỏ nhất của S.
Từ đó tính được \(x,h\).
Gọi độ dài cạnh \(MN\) là \(x\left( {dm} \right)\)(\(x > 0\))
Gọi độ dài chiều cao \(AM\) là \(h\left( {dm} \right)\)(\(h > 0\))
Do thể tích của chiếc hộp là 4dm3 nên ta có: \({x^2}h = 4\)
Suy ra \(h = \frac{4}{{{x^2}}}\)
Diện tích cần mạ kim loại quý của chiếc hộp là:
\(\begin{array}{l}S = {x^2} + 4xh = {x^2} + 4x.\frac{4}{{{x^2}}} = {x^2} + \frac{{16}}{x}\\\,\,\,\, = {x^2} + \frac{{8}}{x} + \frac{{8}}{x}\end{array}\)
Chứng minh bất đẳng thức Cô – si.
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho 3 số \(4x > 0\), \(\frac{{8}}{x} > 0\) và \(\frac{{8}}{x} > 0\) ta có:
\(S = {x^2} + \frac{{8}}{x} + \frac{{8}}{x} \ge 3.\sqrt[3]{{x^2}.\frac{{8}}{x}.\frac{{8}}{x}} = 3.\sqrt[3]{64} = 3 . 4 = 12\)
Dấu “=” xảy ra khi \(x^2 = \frac{8}{x}\), suy ra \(x^3 = 8\), do đó \(x = 2\)
Suy ra \(h = \frac{4}{{{2^2}}} = 1\)
Vậy khi độ dài cạnh đáy \(MN = 2dm\) và chiều cao \(AM = 1dm\) thì diện tích cần mạ kim loại quý của chiếc hộp là nhỏ nhất bằng \(12d{m^2}\).
Các bài tập cùng chuyên đề
Bài 1 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{2x}}{{\sqrt x + 1}}\). Giá trị của $P$ khi $x = 9$ là
-
A.
$\dfrac{9}{2}$
-
B.
$\dfrac{9}{4}$
-
C.
$9$
-
D.
$18$
Bài 2 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{x}{{\sqrt x + 1}}\). Giá trị của $P$ khi $x = \dfrac{2}{{2 - \sqrt 3 }}$ là
-
A.
$4$
-
B.
$2$
-
C.
$3$
-
D.
$1$
Bài 3 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 2}}\).
Giá trị của $P$ khi $x = 3 + 2\sqrt 2 $ là:
-
A.
$4 + 3\sqrt 2 $
-
B.
$4 - 3\sqrt 2 $
-
C.
$3$
-
D.
$3\sqrt 2 $
Bài 4 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{x + 2\sqrt x + 2}}{{\sqrt x }}\)với $x > 0$. So sánh $P$ với $4$.
-
A.
$P > 4$
-
B.
$P < 4$
-
C.
$P = 4$
-
D.
$P \le 4$
Bài 5 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{3\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}}\)với $x \ge 0$. Tìm $x$ biết $P = \sqrt x $ .
-
A.
$1$
-
B.
$2$
-
C.
$3$
-
D.
$4$
Bài 6 :
Giá trị của biểu thức \(2\sqrt {\dfrac{{16a}}{3}} - 3\sqrt {\dfrac{a}{{27}}} - 6\sqrt {\dfrac{{4a}}{{75}}} \) là
-
A.
$\dfrac{{23\sqrt {3a} }}{{15}}$
-
B.
$\dfrac{{\sqrt {3a} }}{{15}}$
-
C.
$\dfrac{{23\sqrt a }}{{15}}$
-
D.
$\dfrac{{3\sqrt {3a} }}{{15}}$
Bài 7 :
Rút gọn biểu thức $E = \dfrac{{a - b}}{{2\sqrt a }}\sqrt {\dfrac{{ab}}{{{{(a - b)}^2}}}} $ với $0 < a < b$ ta được
-
A.
$\dfrac{{\sqrt a }}{2}$
-
B.
$\dfrac{{\sqrt b }}{2}$
-
C.
$\dfrac{{ - \sqrt b }}{2}$
-
D.
$a\sqrt b $
Bài 8 :
Rút gọn biểu thức $4{a^4}{b^2}.\sqrt {\dfrac{9}{{{a^8}{b^4}}}} $ với $ab \ne 0$ ta được
-
A.
$\dfrac{{{a^2}}}{b}$
-
B.
$12$
-
C.
$6$
-
D.
$36$
Bài 9 :
Cho biểu thức $A = \dfrac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 2}} + \dfrac{{2\sqrt x }}{{\sqrt x + 2}} + \dfrac{{2 + 5\sqrt x }}{{4 - x}}$ với $x \ge 0;x \ne 4$
Bài 10 :
Cho biểu thức
$B = \left( {\dfrac{{\sqrt x - 2}}{{x - 1}} - \dfrac{{\sqrt x + 2}}{{x + 2\sqrt x + 1}}} \right).\dfrac{{{{\left( {1 - x} \right)}^2}}}{2}$ với $x \ge 0;x \ne 1$
Bài 11 :
Cho biểu thức $C = \dfrac{{2\sqrt x - 9}}{{x - 5\sqrt x + 6}} - \dfrac{{\sqrt x + 3}}{{\sqrt x - 2}} - \dfrac{{2\sqrt x + 1}}{{3 - \sqrt x }}$
với $x \ge 0;x \ne 4;x \ne 9$.
Bài 12 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{\sqrt x }}{{\sqrt x - 1}}\) với \(x \ge 0;x \ne 1\). Giá trị của \(P\) khi \(x = 4\) là:
-
A.
\(4\)
-
B.
\(2\)
-
C.
\(-2\)
-
D.
\(\dfrac{2}{3}\)
Bài 13 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{\sqrt x }}{{\sqrt x - 1}}\) với \(x \ge 0;x \ne 1\). Giá trị của \(P\) khi \(x = \dfrac{8}{{3 - \sqrt 5 }}\) là:
-
A.
\(5 + \sqrt 5 \)
-
B.
\(5\)
-
C.
\(\dfrac{{5 + \sqrt 5 }}{5}\)
-
D.
\(\sqrt 5 \)
Bài 14 :
Cho biểu thức \(P = \dfrac{{\sqrt x }}{{\sqrt x - 2}}\) với \(x \ge 0;x \ne 4\) . Giá trị của \(P\) khi \(x\) thỏa mãn phương trình \({x^2} - 5x + 4 = 0\).
-
A.
\( - \dfrac{1}{2}\)
-
B.
\(\sqrt 2 \)
-
C.
\( - 1\)
-
D.
Không tồn tại giá trị \(P.\)
Bài 15 :
Cho biểu thức \(A = \dfrac{{2\sqrt x + 1}}{{\sqrt x + 1}}\)với \(x \ge 0\). So sánh \(A\) với \(2\).
-
A.
\(A > 2\)
-
B.
\(A < 2\)
-
C.
\(A = 2\)
-
D.
\(A \ge 2\)
Bài 16 :
Cho biểu thức \(B = \dfrac{{\sqrt x + 3}}{{\sqrt x + 2}}\)với \(x \ge 0\). So sánh \(A\) với \(1\).
-
A.
\(B > 1\)
-
B.
\(B < 1\)
-
C.
\(B = 1\)
-
D.
\(B \le 1\)
Bài 17 :
Cho biểu thức \(A = \dfrac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 2}}\) với \(x \ge 0;x \ne 4\). Tìm các giá trị của \(x\) biết \(A = \dfrac{{\sqrt x - 1}}{2}\) .
-
A.
\(x = 0;x = 5\)
-
B.
\(x = 0\)
-
C.
\(x = 0;x = 25\)
-
D.
\(x = 5;x = 1\)
Bài 18 :
Rút gọn biểu thức \(5\sqrt a + 6\sqrt {\dfrac{a}{4}} - a\sqrt {\dfrac{4}{a}} + 5\sqrt {\dfrac{{4a}}{{25}}} \) với \(a > 0,\) ta được kết quả là:
-
A.
\(12\sqrt a \)
-
B.
\(8\sqrt a \)
-
C.
\(6\sqrt a \)
-
D.
\(10\sqrt a \)
Bài 19 :
Cho biểu thức \(P = \left( {\dfrac{{4\sqrt x }}{{2 + \sqrt x }} + \dfrac{{8x}}{{4 - x}}} \right):\left( {\dfrac{{\sqrt x - 1}}{{x - 2\sqrt x }} - \dfrac{2}{{\sqrt x }}} \right)\) với \(x \ge 0;x \ne 4;x \ne 9\)
Bài 20 :
Cho biểu thức \(C = \left( {\dfrac{{\sqrt x }}{{\sqrt x - 1}} + \dfrac{2}{{x - \sqrt x }}} \right):\dfrac{1}{{\sqrt x - 1}}\) với \(x > 0;x \ne 1\)
Bài 21 :
Cho biểu thức \(P = \left( {\dfrac{{2x + 1}}{{\sqrt {{x^3}} - 1}} - \dfrac{1}{{\sqrt x - 1}}} \right):\left( {1 - \dfrac{{x + 4}}{{x + \sqrt x + 1}}} \right)\)
Bài 22 :
Cho \(A = \dfrac{{2\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 2}}\) với \(x \ge 0.\) Có bao nhiêu giá trị của \(x\) để \(A\) có giá trị nguyên.
-
A.
\(2\)
-
B.
\(1\)
-
C.
\(0\)
-
D.
\(3\)
Bài 23 :
Rút gọn biểu thức \(D = \dfrac{{2\left( {a + b} \right)}}{{\sqrt b }}\sqrt {\dfrac{b}{{{a^2} + 2ab + {b^2}}}} \) với \(a,b > 0\) ta được:
-
A.
\(a + b\)
-
B.
\(2\)
-
C.
\(\dfrac{{\sqrt b }}{2}\)
-
D.
\(2\sqrt b \)
Bài 24 :
Rút gọn biểu thức \(\dfrac{{{a^2}}}{{11}}.\sqrt {\dfrac{{121}}{{{a^4}{b^{10}}}}} \) với \(ab \ne 0\) ta được:
-
A.
\(\dfrac{1}{{\left| {{b^5}} \right|}}\)
-
B.
\(\dfrac{1}{{{b^5}}}\)
-
C.
\({b^5}\)
-
D.
\(\dfrac{{11}}{{{b^5}}}\)
Bài 25 :
Với \(y < 0 < x\), so sánh \(A = 2\left( {x - y} \right)x{y^3}.\dfrac{{\sqrt {{x^2}{y^3}} }}{{\sqrt {{x^4}{y^5}{{\left( {x - y} \right)}^2}} }}\) và \(0.\)
-
A.
\(A < 0\)
-
B.
\(A > 0\)
-
C.
\(A \ge 0\)
-
D.
Đáp án khác
Bài 26 :
Với \(a,b > 0\), biểu thức \(3a{b^2}.\sqrt {\dfrac{{{b^2}}}{{{a^4}}}} \) bằng:
-
A.
\(\dfrac{{ - 3{b^2}}}{a}\)
-
B.
\(\dfrac{{3{b^2}}}{a}\)
-
C.
\(\dfrac{{3{b^3}}}{a}\)
-
D.
\(\dfrac{{ - 3{b^3}}}{a}\)
Bài 27 :
Cho \(Q = \dfrac{{x + \sqrt x + 1}}{{\sqrt x }}\). Tìm \(x\) để \(Q = 3\)
-
A.
\(x = \pm 1\)
-
B.
\(x = 1\)
-
C.
\(x = - 1\)
-
D.
Kết quả khác
Bài 28 :
Rút gọn rồi tính giá trị của biểu thức \(Q = \dfrac{{2x - 3\sqrt x - 2}}{{\sqrt x - 2}}\) tại \(x = 2020 - 2\sqrt {2019} \)
-
A.
\(Q = 2\sqrt x + 1\,\,\,;\,\,\,2\sqrt {2019} - 1\)
-
B.
\(Q = 2\sqrt x - 1\,\,\,;\,\,\,2\sqrt {2019} - 3\)
-
C.
\(Q = \sqrt x - 2\,\,\,;\,\,\,\sqrt {2019} - 3\)
-
D.
\(Q = \sqrt x + 2\,\,\,;\,\,\,\sqrt {2019} + 1\)
Bài 29 :
Cho các biểu thức : \(P = \left( {\dfrac{{3\sqrt x }}{{x\sqrt x + 1}} - \dfrac{{\sqrt x }}{{x - \sqrt x + 1}} + \dfrac{1}{{\sqrt x + 1}}} \right):\dfrac{{\sqrt x + 3}}{{x - \sqrt x + 1}}\,\,\,\left( {x \ge 0} \right)\)
Rút gọn biểu thức \(P.\) Tìm các giá trị của \(x\) để \(P \ge \dfrac{1}{5}\).
-
A.
\(P = \dfrac{1}{\sqrt{x} + 3}\,\,;\,\,0 \le x \le 4\)
-
B.
\(P = \dfrac{1}{\sqrt{x} + 3}\,\,;\,\,0 \le x \le 2\)
-
C.
\(P = \dfrac{1}{\sqrt{x} + 1}\,\,;\,\,0 \le x \le 2\)
-
D.
\(P = \dfrac{1}{\sqrt{x} + 1}\,\,;\,\,0 \le x \le 4\)
Bài 30 :
Cho căn thức \(\sqrt {{x^2} - 4x + 4} .\)
a) Hãy chứng tỏ rằng căn thức xác định với mọi giá trị của x.
b) Rút gọn căn thức đã cho với \(x \ge 2.\)
c) Chứng tỏ rằng với mọi \(x \ge 2,\) biểu thức \(\sqrt {x - \sqrt {{x^2} - 4x + 4} } \) có giá trị không đổi.
