Câu 2 (5 điểm). Để khám phá không gian, các nhà khoa học thường phải quan sát những vật thể xa xôi như sao chổi, tiểu hành tinh và các hiện tượng thiên văn khác. Nhằm mục đích đó, các nhà khoa học thiết kế và phóng các vệ tinh quan sát lên quỹ đạo quanh Trái Đất. Hầu hết các vệ tinh không chuyển động theo vòng tròn hoàn hảo mà có quỹ đạo là một đường elip, với Trái Đất nằm ở một trong hai tiêu điểm của elip. Khi một vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo elip, khoảng cách giữa nó và vật thể cần quan sát liên tục thay đổi. Thông thường, nếu khoảng cách từ vệ tinh đến vật thể cần quan sát là ngắn nhất thì các thiết bị cảm biến trên vệ tinh sẽ nhận được tín hiệu tốt nhất.

Cho một vệ tinh (được xem như là một chất điểm) chuyển động xung quanh Trái Đất theo quỹ đạo là một đường elip. Trong không gian với hệ trục tọa độ vuông góc (đơn vị trên mỗi trục , , đều bằng ), giả sử vệ tinh chuyển động trên mặt phẳng tọa độ theo quỹ đạo có phương trình là . Vệ tinh cần quan sát một vật thể (cũng được xem như là một chất điểm) chuyển động trong không gian. Theo các kết quả nghiên cứu, khi vật thể chuyển động đến vị trí thì việc quan sát vật thể đó là tốt nhất. Hãy xác định tọa độ điểm (trên quỹ đạo elip của vệ tinh) trong không gian với hệ trục tọa độ nói trên sao cho khoảng cách từ vị trí đến vị trí là ngắn nhất.

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
Gọi là hình chiếu của trên mặt phẳng .
Ta có .
Vị trí trên quỹ đạo của vệ tinh để quan sát vật thể tại vị trí rõ nhất khi ngắn nhất. Mà ngắn nhất khi ngắn nhất. Bài toán trở thành: Tìm vị trí điểm trên elip sao cho ngắn nhất.
Gọi tọa độ điểm là . Ta có

Hình từ đề gốc


Ta có . Dấu đẳng thức xảy ra khi .
Ta có . Dấu đẳng thức xảy ra khi .
Do đó .
Dấu đẳng thức xảy ra khi , . Vậy tại điểm thì ngắn nhất.
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Đề Thi Học Sinh Giỏi Quốc Gia Toán 2025-2026 - Ngày Thi 25/12/2025 - Đề Số 1

4 câu hỏi•Thời gian 180 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết

Các câu hỏi khác trong đề (4 câu)

Xem toàn bộ đề →
Hình học • Lớp 10

Bài tập trắc nghiệm cùng chuyên đề: Phương trình chính tắc elip (300 câu)

Câu luyện thêm 1Trích từ: Đề Học Kỳ II Toán 10 THPT Việt Nam - Ba Lan 2025-2026 - Đề Số 1
Một đường hầm có mặt cắt hình nửa elip cao 4 m, rộng 10 m. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ

Hình từ đề gốc
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 2Trích từ: Đề Học Kỳ II Toán 10 THPT Việt Nam - Ba Lan 2025-2026 - Đề Số 2
Một đường hầm có mặt cắt hình nửa elip cao 4 m, rộng 10 m. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ

Hình từ đề gốc
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 3Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Lần II Toán 11 Sở GD&ĐT Bắc Ninh 2025-2026
Cho elip (E) có phương trình chính tắc . Tìm tọa độ tất cả các giao điểm của (E) với trục Ox.
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 4Trích từ: Đề Cuối Học Kỳ II Toán 10 THPT Quế Sơn 2025-2026 - Đề Số 1
Trong mặt phẳng tọa độ , phương trình nào dưới đây là phương trình chính tắc của elip?
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 5Trích từ: Đề Cuối Học Kỳ II Toán 10 THPT Quế Sơn 2025-2026 - Đề Số 2
Trong mặt phẳng tọa độ , phương trình nào dưới đây là phương trình chính tắc của elip?
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 6Trích từ: Đề Cuối Học Kỳ II Toán 10 THPT Lê Quý Đôn - Hải Phòng 2025-2026 - Đề Số 1
Cho elip (E): . Khi đó:
Xem trang câu hỏi →

Muốn biết hiện tại bạn đạt khoảng bao nhiêu điểm ở môn này? Làm thử đề nhanh 15 phút để hệ thống chấm điểm ngay.

Làm đề nhanh 15 phút ngay