Chào mừng các em học sinh đến với lời giải chi tiết bài tập mục 2 trang 77, 78 SGK Toán 12 tập 1 chương trình Kết nối tri thức. Tại giaibaitoan.com, chúng tôi cung cấp đáp án chính xác, dễ hiểu, giúp các em nắm vững kiến thức và tự tin giải quyết các bài toán.
Bài tập này thuộc chương trình học Toán 12 tập 1, tập trung vào các kiến thức về đạo hàm và ứng dụng của đạo hàm trong việc khảo sát hàm số.
Khoảng tứ phân vị
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Hoạt động 2 trang 77 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Trong tình huống mở đầu, gọi \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 (mẫu số liệu gốc).
a) Có thể tính chính xác khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc hay không?
b) Tìm tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) và thứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) cho mẫu số liệu ghép nhóm.
c) Hãy đưa ra một giá trị xấp xỉ cho khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc.
Phương pháp giải:
+ Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Tứ phân vị thứ r là \({Q_r} = {a_p} + \frac{{\frac{{r.n}}{4} - \left( {{m_1} + ... + {m_{p - 1}}} \right)}}{{{m_p}}}.\left( {{a_{p + 1}} - {a_p}} \right)\), trong đó \(\left[ {{a_p};{a_{p + 1}}} \right)\) là nhóm chứa tứ phân vị thứ r với \(r = 1,2,3\).
Lời giải chi tiết:
a) Không thể tính chính xác khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc.
b) Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 + 3 < 7,5 < 2 + 3 + 4\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - \left( {2 + 3} \right)}}{4}.\left( {34 - 32} \right) = 33,25\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 3 + 4 + 11 < 22,5 < 2 + 3 + 4 + 11 + 8\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {36;38} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 36 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 3 + 4 + 11} \right)}}{8}.\left( {38 - 36} \right) = 36,625\)
c) Một giá trị xấp xỉ cho khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc là: \(36,625 - 33,25 = 3,375\)
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 78SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Hãy giải bài toán trong tình huống mở đầu bằng cách sử dụng khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm.
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm để tính:
Cho mẫu số liệu ghép nhóm:
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm trên là: \(R = {a_{k + 1}} - {a_1}\).
+Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm, kí hiệu là \({\Delta _Q}\), là hiệu số giữa tứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) và tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) của mẫu số liệu đó, tức là \({\Delta _Q} = {Q_3} - {Q_1}\).
Lời giải chi tiết:
Năm 2021: Khoảng biến thiên của nhiệt độ là: \({R_1} = 40 - 30 = 10\)
Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2021 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự không giảm.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 < 7,5 < 2 + 8\) nên tứ phân vị thứ nhất thuộc nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - 2}}{8}.2 = 33,375\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 8 + 5 + 6 < 22,5,5 < 2 + 8 + 5 + 6 + 9\) nên tứ phân vị thứ ba thuộc nhóm \(\left[ {38;40} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 38 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 8 + 5 + 6} \right)}}{9}.2 = \frac{{115}}{3}\)
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là: \({\Delta _{{Q_1}}} = \frac{{115}}{3} - 33,375 = \frac{{119}}{{24}}\)
Năm 2022: Khoảng biến thiên của nhiệt độ là: \({R_2} = 40 - 28 = 12\)
Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({z_1},{z_2},...,{z_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 + 3 < 7,5 < 2 + 3 + 4\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \(Q{'_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - \left( {2 + 3} \right)}}{4}.\left( {34 - 32} \right) = 33,25\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 3 + 4 + 11 < 22,5 < 2 + 3 + 4 + 11 + 8\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {36;38} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \(Q{'_3} = 36 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 3 + 4 + 11} \right)}}{8}.\left( {38 - 36} \right) = 36,625\)
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là: \({\Delta _{{Q_2}}} = 36,625 - 33,25 = 3,375\)
Theo khoảng biến thiên: Vì \({R_2} > {R_1}\) nên nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2022 biến đổi nhiều hơn nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2021.
Theo khoảng tứ phân vị: Vì \({\Delta _{{Q_1}}} > {\Delta _{{Q_2}}}\) nên nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2021 biến đổi nhiều hơn nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2022.
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Luyện tập 2 trang 78SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Một người ghi lại thời gian đàm thoại của một số cuộc gọi cho kết quả như bảng sau:
Tính khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm trên.
Phương pháp giải:
+Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm, kí hiệu là \({\Delta _Q}\), là hiệu số giữa tứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) và tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) của mẫu số liệu đó, tức là \({\Delta _Q} = {Q_3} - {Q_1}\).
Lời giải chi tiết:
Hiệu chỉnh lại bảng số liệu ta có:
Cỡ mẫu \(n = 80\). Giả sử \({x_1},{x_2},...,{x_{80}}\) là thời gian đàm thoại của 80 cuộc gọi và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = 20\) và \(8 < 20 < 8 + 17\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {1;2} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 1 + \frac{{\frac{{80}}{4} - 8}}{{17}}.1 = \frac{{29}}{{17}}\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = 60\) và \(8 + 17 + 25 < 20 < 8 + 17 + 25 + 20\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {3;4} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 3 + \frac{{\frac{{3.80}}{4} - \left( {8 + 17 + 25} \right)}}{{20}}.1 = 3,5\)
Vậy khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm là: \(3,5 - \frac{{29}}{{17}} = \frac{{61}}{{34}}\)
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Hoạt động 2 trang 77 SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Trong tình huống mở đầu, gọi \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 (mẫu số liệu gốc).
a) Có thể tính chính xác khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc hay không?
b) Tìm tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) và thứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) cho mẫu số liệu ghép nhóm.
c) Hãy đưa ra một giá trị xấp xỉ cho khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc.
Phương pháp giải:
+ Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Tứ phân vị thứ r là \({Q_r} = {a_p} + \frac{{\frac{{r.n}}{4} - \left( {{m_1} + ... + {m_{p - 1}}} \right)}}{{{m_p}}}.\left( {{a_{p + 1}} - {a_p}} \right)\), trong đó \(\left[ {{a_p};{a_{p + 1}}} \right)\) là nhóm chứa tứ phân vị thứ r với \(r = 1,2,3\).
Lời giải chi tiết:
a) Không thể tính chính xác khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc.
b) Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 + 3 < 7,5 < 2 + 3 + 4\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - \left( {2 + 3} \right)}}{4}.\left( {34 - 32} \right) = 33,25\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 3 + 4 + 11 < 22,5 < 2 + 3 + 4 + 11 + 8\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {36;38} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 36 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 3 + 4 + 11} \right)}}{8}.\left( {38 - 36} \right) = 36,625\)
c) Một giá trị xấp xỉ cho khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc là: \(36,625 - 33,25 = 3,375\)
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Luyện tập 2 trang 78SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Một người ghi lại thời gian đàm thoại của một số cuộc gọi cho kết quả như bảng sau:
Tính khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm trên.
Phương pháp giải:
+Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm, kí hiệu là \({\Delta _Q}\), là hiệu số giữa tứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) và tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) của mẫu số liệu đó, tức là \({\Delta _Q} = {Q_3} - {Q_1}\).
Lời giải chi tiết:
Hiệu chỉnh lại bảng số liệu ta có:
Cỡ mẫu \(n = 80\). Giả sử \({x_1},{x_2},...,{x_{80}}\) là thời gian đàm thoại của 80 cuộc gọi và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = 20\) và \(8 < 20 < 8 + 17\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {1;2} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 1 + \frac{{\frac{{80}}{4} - 8}}{{17}}.1 = \frac{{29}}{{17}}\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = 60\) và \(8 + 17 + 25 < 20 < 8 + 17 + 25 + 20\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {3;4} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 3 + \frac{{\frac{{3.80}}{4} - \left( {8 + 17 + 25} \right)}}{{20}}.1 = 3,5\)
Vậy khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm là: \(3,5 - \frac{{29}}{{17}} = \frac{{61}}{{34}}\)
Video hướng dẫn giải
Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 78SGK Toán 12 Kết nối tri thức
Hãy giải bài toán trong tình huống mở đầu bằng cách sử dụng khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm.
Phương pháp giải:
Sử dụng kiến thức về khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm để tính:
Cho mẫu số liệu ghép nhóm:
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm trên là: \(R = {a_{k + 1}} - {a_1}\).
+Sử dụng kiến thức về tính chất về nhóm chứa tứ phân vị của mẫu số liệu để tính: Ta có thể xác định nhóm chứa tứ phân vị thứ r nhờ tính chất: có khoảng \(\left( {\frac{{r.n}}{4}} \right)\) giá trị nhỏ hơn tứ phân vị này.
+ Sử dụng kiến thức về khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để tính: Khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm, kí hiệu là \({\Delta _Q}\), là hiệu số giữa tứ phân vị thứ ba \({Q_3}\) và tứ phân vị thứ nhất \({Q_1}\) của mẫu số liệu đó, tức là \({\Delta _Q} = {Q_3} - {Q_1}\).
Lời giải chi tiết:
Năm 2021: Khoảng biến thiên của nhiệt độ là: \({R_1} = 40 - 30 = 10\)
Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({y_1},{y_2},...,{y_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2021 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự không giảm.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 < 7,5 < 2 + 8\) nên tứ phân vị thứ nhất thuộc nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \({Q_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - 2}}{8}.2 = 33,375\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 8 + 5 + 6 < 22,5,5 < 2 + 8 + 5 + 6 + 9\) nên tứ phân vị thứ ba thuộc nhóm \(\left[ {38;40} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \({Q_3} = 38 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 8 + 5 + 6} \right)}}{9}.2 = \frac{{115}}{3}\)
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là: \({\Delta _{{Q_1}}} = \frac{{115}}{3} - 33,375 = \frac{{119}}{{24}}\)
Năm 2022: Khoảng biến thiên của nhiệt độ là: \({R_2} = 40 - 28 = 12\)
Cỡ mẫu \(n = 30\). Giả sử \({z_1},{z_2},...,{z_{30}}\) là nhiệt độ cao nhất trong ngày của 30 ngày tháng Sáu năm 2022 và giả sử dãy số liệu gốc này đã được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
Vì \(\frac{n}{4} = \frac{{30}}{4} = 7,5\) và \(2 + 3 < 7,5 < 2 + 3 + 4\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm \(\left[ {32;34} \right)\) và tứ phân vị thứ nhất là: \(Q{'_1} = 32 + \frac{{\frac{{30}}{4} - \left( {2 + 3} \right)}}{4}.\left( {34 - 32} \right) = 33,25\)
Vì \(\frac{{3n}}{4} = \frac{{3.30}}{4} = 22,5\) và \(2 + 3 + 4 + 11 < 22,5 < 2 + 3 + 4 + 11 + 8\) nên nhóm chứa tứ phân vị thứ ba là nhóm \(\left[ {36;38} \right)\) và tứ phân vị thứ ba là: \(Q{'_3} = 36 + \frac{{\frac{{3.30}}{4} - \left( {2 + 3 + 4 + 11} \right)}}{8}.\left( {38 - 36} \right) = 36,625\)
Khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là: \({\Delta _{{Q_2}}} = 36,625 - 33,25 = 3,375\)
Theo khoảng biến thiên: Vì \({R_2} > {R_1}\) nên nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2022 biến đổi nhiều hơn nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2021.
Theo khoảng tứ phân vị: Vì \({\Delta _{{Q_1}}} > {\Delta _{{Q_2}}}\) nên nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2021 biến đổi nhiều hơn nhiệt độ cao nhất trong ngày vào tháng 6 năm 2022.
Mục 2 trang 77, 78 SGK Toán 12 tập 1 - Kết nối tri thức tập trung vào việc vận dụng các kiến thức về đạo hàm để giải quyết các bài toán thực tế liên quan đến khảo sát hàm số. Các bài tập trong mục này thường yêu cầu học sinh xác định khoảng đồng biến, nghịch biến, cực trị, và vẽ đồ thị hàm số. Việc nắm vững các khái niệm và kỹ năng này là vô cùng quan trọng để đạt kết quả tốt trong các kỳ thi sắp tới.
Chúng ta sẽ cùng nhau đi sâu vào giải chi tiết từng bài tập trong mục 2 trang 77, 78 SGK Toán 12 tập 1 - Kết nối tri thức:
Bài tập này yêu cầu học sinh khảo sát hàm số bậc ba, bao gồm việc xác định tập xác định, tính đạo hàm, tìm điểm cực trị, và vẽ đồ thị hàm số. Để giải bài tập này, học sinh cần nắm vững các bước khảo sát hàm số bậc ba đã được học trong sách giáo khoa.
Bài tập này yêu cầu học sinh khảo sát hàm số hữu tỉ, tương tự như bài tập 1, nhưng cần chú ý đến các điểm gián đoạn và tiệm cận của hàm số. Việc xác định tiệm cận đứng và tiệm cận ngang là rất quan trọng để vẽ đồ thị hàm số chính xác.
Bài tập này yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức về đạo hàm để giải quyết một bài toán thực tế, ví dụ như tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của một hàm số trong một khoảng cho trước. Để giải bài tập này, học sinh cần hiểu rõ ý nghĩa của đạo hàm và biết cách sử dụng đạo hàm để tìm cực trị của hàm số.
Khi giải các bài tập về khảo sát hàm số, học sinh cần lưu ý một số điểm sau:
Ngoài sách giáo khoa, học sinh có thể tham khảo thêm các tài liệu sau để học tốt môn Toán 12:
Hy vọng rằng với lời giải chi tiết và hướng dẫn cụ thể trên đây, các em học sinh sẽ tự tin giải quyết các bài tập trong mục 2 trang 77, 78 SGK Toán 12 tập 1 - Kết nối tri thức. Chúc các em học tập tốt và đạt kết quả cao trong các kỳ thi sắp tới!
