PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỶ
Dạng cơ bản
Giải phương trình
T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỶ Dạng cơ bản Giải phương trình : 2 4 3 2 1 x 4 x 2 - = - 22 2 22 2 1 4 x0 0 x 40x 24 3 2 1 2x x 224 3 4 2 1x 4 x 2 4 3 2 1 1 0 xx 4 x x 4x 4 x 2 ì -ì- ³ < £³ ìï ïï ï ï- = - Û Û Û Û =í í í - =æ öï ï ï- = - +- = - îç ÷ ïï îè øî Giải phương trình : x 6x 6 x 9 x 6 x 9 23 + + - - - =+ Đặt 2t x 9, t 0 x t 9 9= - ³ Þ = + ³ Phương trình cho viết lại : 2 2 2 t 4 0 t 2 0 t 3 6 t 3 6 t 3 t 32 t 4 t 12t 32 0 t 8 t 3 éì - = =êí é£ <îê ê+ + - = + Û Û =ê êì - + =ê ê =ëíê ³îë t 2 x 9 2 x 13 t 4 x 9 4 x 25 t 8 x 9 8 x 73 · = Û - = Û = · = Û - = Û = · = Û - = Û = Vậy phương trình cho có 3 nghiệm x 13, x 25, x 73= = = Giải phương trình : 22 1 3 2x x x 1 3 x = + + - + + - Điều kiện để phương trình có nghĩa : 1 0 1 3 3 0 + ³ì Û - £ £í - ³î x x x . Đặt ( )( ) 2 2 2 2 t 4t x 1 3 x, 2 t 2 2 t 4 2 x 1 3 x 4 2 3 2x x 3 2x x 2 - = + + - £ £ Þ = + + - = + + - Þ + - = ( ) ( ) ( ) 2 2 3 22 2 t 41 3 2x x 1 t 2t 4 0 t 2 t 2t 2 0 * t 2x 1 3 x - = + + - Û = + Û - - = Û - + + = + + - Vì 2t 2t 2 0+ + > nên ( ) ( )( )* t 2 x 1 3 x 2 x 1 3 x 0 x 1, x 3Û = Û + + - = Û + - = Û = - = Chú ý : Cho hai số a 0,b 0³ ³ nếu t a b= + thì ( )a b t 2 a b+ £ £ + ( Đại số 9) Dễ thấy ( ) ( ) AM GM 2 2t a b t a b 2 ab a b t a b 2 ab 2 a b a b t 2 a b - = + Û = + + Û + £ = + + £ + Û + £ £ + AM GM- viết tắt bất đẳng thức trung bình cộng trung bình nhân. T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt Giải phương trình : ( ) ( )2 24x 1 x 1 2x 2x 1 1- + = + + ( ) ( ) ( )2 2 2 24x 1 x 1 2x 2x 1 4x 1 x 1 2 x 1 1- + = + + Û - + = + + Đặt 2t x 1, t 1= + ³ Phương trình ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 21 4x 1 t 2t 2x 1 2t 4x 1 t 2x 1 0 2t 1 t 2x 1 0Û - = + - Û - - + - = Û - - + = ( )22 2 11 2x 1 0 xt 1 4x22 3x 1 2x 1t 2x 1 3x 4x 0 ìé - >ì >= < ï ïêÛ Û Û Û =í íê + = -ï ïî= - - =ë î Giải phương trình : ( ) ( )42 2 21 2x x 1 2x x 2 1 x 2x 4x 1+ - + - - = - - + Điều kiện để phương trình có nghĩa : 22 0 0 2- ³ Û £ £x x x . ( ) ( )42 2 21 2x x 1 2x x 2 1 x 2x 4x 1+ - + - - = - - + ( ) ( ) ( ) ( )( )42 2 21 1 x 2x 1 1 1 x 2x 1 2 1 x 2 x 2x 1 1Û + - - + + - - - + = - - + - ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 4 21 1 x 1 1 1 x 1 2 1 x 2 x 1 *Û + - - + - - - = - - Đặt ( ) [ ] [ ] ( )2t x 1 , x 0;2 t 0;1 a= - Î Û Î Phương trình ( ) ( ) ( )2* 1 1 t 1 1 t 2t 2t 1 **Û + - + - - = - Điều kiện để phương trình có nghĩa : ( )12 1 0 2 - ³ Û ³ t t b .Từ ( ) ( ) 1, ;1 2 é ùÞ Î ê úë û a b t . Với 1 ;1 2 é ùÎ ê úë û t , bình phương 2 vế phương trình ( )** ta được ( ) ( )2 24 4 3 1 11 t 2t 2t 1 2 2t 1 t t t + = - Û + = - ( ) 4 3 2 1 1 21 ;1 2 2 2 2 1 2 ì = + ³ïé ùÎ Þ Þ = =íê úë û ï = - £î VT t t tt VT VP VP t xảy ra khi 1 2= Û =t x Vậy phương trình có nghiệm 2=x . Giải phương trình : 2 4 23x 3x 1 x x 1 3 - + = - + + ( ) ( ) ( )( )2 4 2 2 2 2 23 3x 3x 1 x x 1 2 x x 1 x x 1 x x 1 x x 13 3- + = - + + Û - + - + + = - - + + + ( ) 2 2 2 2 x x 1 3 x x 12 1 0 * x x 1 3 x x 1 - + - + Û + - = + + + + Đặt 2 2 x x 1t ,0 t 1 x x 1 - + = < ¹ + + T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt Phương trình ( ) 2 2 2 2 3t 0 3 x x 1 33* 2t t 1 0 x 2x 1 0 x 1 3 x x 1 33t 3 é = - <ê - +êÛ + - = Û Û = Û - + = Û = + +ê =ê ë Vậy phương trình có nghiệm x 1= . Giải phương trình : ( ) 2 x 35x 1 12x 1 + = - Điều kiện để phương trình có nghĩa : 1>x . Đặt ( )1 , 1 0 1= > Þ < < x x y a y ( ) ( )2 2 2 2 x 35 1 1 35 35x 1 y 1 y y 1 y 2 12 y 12 12x 1 1 y + = Û + = Û + - = - - - Đặt ( ) 2 2 2 11 1 3 2 - = + - Þ - = tt y y y y với 0 1 1 2< < Þ < £y t Phương trình ( )2 viết lại : ( 2 2 7t 35 t 1 5t . 35t 24t 35 0 512 2 t 1; 2 7 é =ê- = Û - - = Û ê ê ù= - Ï ûêë ( ) ( ) 2 2 2 2 2 4 2 2 16 449 11 12 144 144 25 5251 1 0 9 32 2 25 625 625 25 5 é é= = ±- ê ê- - = = = Û - = Û - + = Û Ûê ê ê ê= = ±ê êë ë y y ty y y y y y b y y Từ ( ) ( )à a v b suy ra ( ) 5 4 5 3; ; , ; 4 5 3 5 æ ö æ ö= ç ÷ ç ÷ è ø è ø x y Vậy phương trình cho có nghiệm : 5 5, 4 3 = =x x Chú ý : Với điều kiện 1>x gợi liên tưởng bài toán này có cách giải lượng giác , với 1 cos =x t hoặc 1 sin =x t Giải phương trình : 2x 4x 3 x 5- - = + Điều kiện để phương trình có nghĩa : 5 0 5+ ³ Û ³ -x x ( )22x 4x 3 x 5 x 2 7 x 5- - = + Û - - = + Đặt ( )2y 2 x 5, y 2 y 2 x 5- = + ³ Û - = + Ta có hệ : ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 x 2 y 5 x 2 y 5 x 2 y 5 x y 0 5 29xy 2 x 5 x y x y 3 0 2x 2 y 5 x 1y 2 y 2 x y 3 0 y 2 ìéì - = +ïïêíì - = + ì - = + ï - =êï éî +ï ï ï =ï ï ê ê- = + Û - + + = Û Ûí í í ì - = +êï êï ï ï íê = -ê³ ³ ë+ + =ïïï ï îî ëî ï ³î T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt Giải phương trình : 22x 15 32x 32x 20+ = + - Điều kiện để phương trình có nghĩa : 152 15 0 2 + ³ Û ³ -x x . ( )222x 15 32x 32x 20 2x 15 2 4x 2 28+ = + - Û + = + - Đặt ( )214y 2 2x 15, y 4y 2 2x 15 2 + = + ³ - Û + = + Ta có hệ : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 22 2 4x 2 2y 15 x y 14y 2 2x 15 x y 8x 8y 9 0 x 24x 2 2y 154x 2 2y 15 4x 2 2y 15 9 2218x 8y 9 0 x1 1y y 16 2 2 1y 2 ìéì + = +ïïêíì ì ï =êï éî+ = + - + + =ï ï =ïê êï ï ï ì + = +êï ê+ = + Û + = + Û Ûí í í íê - -êï ï ï + + =ï =îë êï ï ï³ - ³ - ë î î ï ³ -ïî Dạng tổng hiệu – bình phương Giải phương trình : ( ) ( )4x 1 x 2 x 1 x 2 x 1 x 1+ - + - - - = Điều kiện để phương trình có nghĩa : 0 0 1 1 0 ³ì Û £ £í - ³î x x x . ( ) ( ) ( )( ) ( )( )4 4x 1 x 2 x 1 x 2 x 1 x 1 x 2 x 1 x 1 x x 2 x 1 x 1 x 0+ - + - - - = Û - - + - - - - + - = ( ) ( ) ( )( )2 24 4 4 4 4 4x 1 x x 1 x 0 x 1 x x 1 x x 1 x x 1 x 0Û - - - - - = Û - - - + - - - + - - = ( ) ( ) 4 4 4 4 x 1 x x 1 x 0 1 x 1 x x 1 x 0 2 é - - - + - = êÛ ê - - + - - =ë Phương trình ( )4 4 4 41 1x 1 x x 1 x 0 1 1 x 1 x x x 0 4 4 æ ö æ ö- - - + - = Û - - - + - - + =ç ÷ ç ÷ è ø è ø ( )( ) 2 2 4 4 4 4 4 41 11 x x 0 1 x x 1 x x 1 0 2 2 æ ö æ öÛ - - - - = Û - - - + - =ç ÷ ç ÷ è ø è ø ( ) ( ) 4 4 4 4 1 x x 0 a 1 x x 1 0 b é - - = êÛ ê - + - =ë ( )4 4 4 4 11 x x 0 a 1 x x 1 x x x 2 · - - = Û - = Û - = Û = ( ) 4 42 34 4 4 4 41 x x 1 0 b 1 x 1 x 1 x 1 4 x 6 x 4 x x· - + - = Û - = - Û - = - + - + ( ) ( ) ( )4 4 43 2 24 4 4 4 4x x 2 x 3 x 2 0 x x 1 x x 2 0Û - + - = Û - - + = T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt 4 4 4 4 4 2 4 x 0 x 0 x 0 x 1 0 x 1x 1 x x 2 0 é = ê é = =é Û - = Û Ûê ê ê == ëê êë - + >êë Phương trình ( )4 4 4 41 1x 1 x x 1 x 0 2 x x 1 x 1 x 0 4 4 æ ö æ ö- - + - - = Û + + - - + - + =ç ÷ ç ÷ è ø è ø ( )( ) 2 2 4 4 4 4 4 41 1x 1 x 0 x 1 x x 1 x 1 0 2 2 æ ö æ öÛ + - - + = Û - - + - + =ç ÷ ç ÷ è ø è ø 4 4 4 4 4 4 x 1 x 0 1x 1 x x 1 x x 2x 1 x 1 0 é - - = Û Û = - Û = - Û =ê + - + >êë Vậy phương trình cho có 3 nghiệm 1x 0, x , x 1. 2 = = = Dạng dùng bất đẳng thức Giải phương trình : 2 2 2x x 1 x x 1 x x 2+ - + - + + = - + Điều kiện để phương trình có nghĩa : 2 2 x x 1 0 x x 1 0 ì + - ³ï í - + + ³ïî . Áp dụng bất đẳng thức trung bình cộng trung bình nhân , ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 x x 1 x xx x 1 1. x x 1 2 2 x x 1 x x 1 x 1 1 x x 1 x x 2x x 1 1. x x 1 2 2 ì + + - + + - = + - £ =ïï Þ + - + - + + £ +í + - + + - + +ï - + + = - + + £ =ïî Phương trình : ( )22 2 2 2x x 2 x x 1 x x 1 x x 2 x 1 x 1 0 x 1- + = + - + - + + Û - + £ + Û - £ Û = Vập phương trình cho có nghiệm x 1= Giải phương trình : 2 2 22x x 3x 3x 1 x 2x 3- + - + + = - + Điều kiện để phương trình có nghĩa : 2 2 2x x 0 3x 3x 1 0 ì - ³ï í - + + ³ïî . Áp dụng bất đẳng thức trung bình cộng trung bình nhân , ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 1 2x x2x x 1. 2x x 2 1 3x 3x 1 3x 3x 23x 3x 1 1. 3x 3x 1 2 2 x 1x 3x 2VT 2x x 3x 3x 1 2 2 2 2 ì + - - = - £ïï í + - + + - + +ï - + + = - + + £ =ïî -- + + Þ = - + - + + £ = - £ ( )22VP x 2x 3 x 1 2 2= - + = - + ³ T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt 2 2 x 1 0 VT VP 2 khi 1 2x x x 1 1 1 3x 3x - =ì ï= = = - Û =í ï = + -î Vậy phương trình có nghiệm x 1= . Dạng khác Giải phương trình : 2 2a) x 4 x 2 3x 4 x+ - = + - ( ) ( )b) x 1 x 4 x 1 x 4 5+ + - + + - = 2c) 4x 1 4x 1 1- + - = Hướng dẫn : 2 2a) x 4 x 2 3x 4 x+ - = + - Đặt 2;4 2 £-+= xxxt có 20'; 4 1' 2 =Û= - -= xt x xt t 2;2 2é ùÞ Î -ë û Phương trình : 2 2x 4 x 2 3x 4 x+ - = + - 3 142,2,00823 2 --===Û=--Û xxxtt ( ) ( )b) x 1 x 4 x 1 x 4 5+ + - + + - = Đặt [ ]t x 1 4 x; x 1;4 t ' 0 t 5; 10é ù= + + - Î - Þ = Þ Î ë û ( ) ( )x 1 x 4 x 1 x 4 5+ + - + + - = 305 2 52 =Ú=Û= - +Û xxtt 2c) 4x 1 4x 1 1- + - = ï î ï í ì >-+-= ³ 0)(';1414)( 2 1 2 xfxxxf x 2 1) 2 1(1)( =Þ==Þ xfxf Nhân lượng liên hợp Giải các phương trình : a) ( )( )x 1 1 x 1 2x 5 x+ + + + - = b) 2 22x 3x 5 2x 3x 5 3x+ + + - + = a) ( )( )x 1 1 x 1 2x 5 x+ + + + - = Nhân cả hai vế phương trình với x 1 1+ - ta được phương trình hệ quả ( ) ( ) ( ) ( )x x 1 2x 5 x x 1 1 x x 1 2x 5 x 1 1 0é ù+ + - = + - Û + + - - + - =ë û ( ) ( ) x 0 x 0 x 1 2x 5 x 1 1 0 x 2 =é =é êÛ Û ê+ + - - + - = =ê ëë Thử lại ta thấy x 2= thỏa mãn . b) ( )2 22x 3x 5 2x 3x 5 3x 1+ + + - + = Nhân cả hai vế phương trình với 2 22x 3x 5 2x 3x 5+ + - - + ta được phương trình hệ quả : T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt ( ) ( ) 2 2 2 2 x 0 6x 3x 2x 3x 5 2x 3x 5 2x 3x 5 2x 3x 5 2 2 =é = + + - - + Û ê + + - - + =êë Lấy ( ) ( )1 2+ ta được ( ) ( )22 22 2x 3x 5 2 3x 4 2x 3x 5 2 3x+ + = + Û + + = + phương trình hệ quả 2 2 2 x 48x 12x 20 4 12x 9x x 16 x 4 =é Û + + = + + Û = Û ê = -ë Kiểm tra lại các nghiệm x 4; x 4; x 0= = - = ta thấy x 4= thỏa mãn Giải các phương trình : a) 2xx 1 1 x 2 4 + + - = - b) 2 24x 1 2x 1 1 x 2x- - + = + - a) 2xx 1 1 x 2 4 + + - = - Độc giả thấy quá quen thuộc bài toán trên giải bằng phương pháp sử dụng bất đẳng thức , đánh giá , lượng giác nay tôi giới thiệu cách giải nhân lượng liên hợp . Điều kiện để phương trình có nghĩa : 1 0 1 1 1 0 + ³ì Û - £ £í - ³î x x x . Vì 1 1- £ £x nên 2x2 0 4 - > Phương trình cho ( ) 4 2 2 2 2 2x x2 2 1 x 4 x 2 1 1 x x 1 16 16 æ ö Û + - = - + Û - - = -ç ÷ è ø ( )( ) ( ) 2 2 2 2 2x2 1 1 x 1 1 x x 1 1 1 x 16 æ ö Û - - + - = - + -ç ÷ è ø ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 x 0 x2x x 1 1 1 x x 0x16 2 1 1 1 x 16 é = æ ö êÛ = - + - Û Û =æ öç ÷ ê = - + -è ø ç ÷ê è øë Vì x 0¹ nên ( ) 2 2 2 2 x1 1 x16 1 1 1 x 2 16 1 1 x 2 ì - < æ öï Þ - + - <í ç ÷ è øï + - <î Vậy phương trình cho có nghiệm x 0= b) 2 24x 1 2x 1 1 x 2x- - + = + - kiện để phương trình có nghĩa : 2 1 4 1 0 2 12 1 0 2 é ³êì - ³ Û êí + ³ êî = -êë xx x x · Nếu 1 2 = -x thì phương trình nghiệm đúng . Suy ra 1 2 = -x là nghiệm phương trình . T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt · Nếu 1 2 ³x thì phương trình cho ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 1 1 1Û + - + + - = + Û - + + - =x x x x x x x x ( ) ( )( ) ( )( )2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1Û - - = + - + Û - - - + = + - + - +x x x x x x x x ( ) ( )( ) ( ) 1 2 1 2 1 1 2 1 1 1 2 2 1 2 1 1 0 =é êÛ - = + - + - + Û Û = + + - + =êë x x x x x x x x Vậy phương trình cho có nghiệm 1 , 1 2 = - =x x Dùng đạo hàm Giải phương trình : 6 23 x 7 x 2x 1 2+ + - + = 33 6 23 3 3 33 x 7 x 1 2 x 1 x 7 x 2x 1 2 x 7 x 1 2 x 7 x 1 2 x 1 éì + + - =ï êí ³ïêî+ + - + = Û + + - = Û êì + - - =ïêíê <ïîë Trường hợp 1: 33 x 7 x 1 2 x 1 ì + + - =ï í ³ïî . Xét hàm số ( ) 33f x x 7 x 1= + + - . Hàm số ( )f x là hàm số đồng biến và luôn cắt đường thẳng y 2= tại 1 giao điểm ; do đó phương trình cho có nghiệm duy nhất và ( )f 1 2 x 1= Þ = là nghiệm duy nhất của phương trình . Trường hợp 2 : 33 x 7 x 1 2 x 1 ì + - - =ï í <ïî Đặt 33u x 7, v x 1= + = - Hệ 3 33 3 3 3 3 3 x 1 u 0 x 7 0 v 2u v 2x 7 x 1 2 x 1 2 x 7 u v 8 u 2x 1 x 7 2v 0 x 1 0 <ì ïé =ì éì + =ï ïíê êí= -- =ì ì ï+ - - =ï îê ê - = -Û Û Û Û = -ïí í í îê- = =< êìï îî ïê ìí + =êïï=êîë íêï - =ïêîëî Vậy hệ cho có nghiệm x 7;x 1= - = . Tìm các giá trị m để phương trình sau có nghiệm: ( )xxmxxx -+-=++ 4512 Phương trình cho ( )( ) mxxxxx =---++Û 4512 X ét ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 12 5 4= + + - - - 1442443 1442443 g x h x f x x x x x x ; [ ]4,0ÎD ( ) ( )12++= xxxxg : đồng biến trong D T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt ( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 1' 0 0;4 : 2 5 2 4 - = + > " Þ = - - h x x f x g x h x x x đồng biến mọi Îx DÞ phương trình có nghiệm khi và chỉ khi ( ) ( ) ( ) ( ) 12453240 ££-Û££ mfxff . Bài tập : Bài tập 1: Xác định m để phương trình : ( )( ) 01562 =--++- xxmxx có nghiệm. Hướng dẫn : ( ) ( ) 2 t x 5 1 x ; 0 t 4 19 m 17 4m t t 5 ì = - - £ £ï Þ £ £í = - +ïî Bài tập 2: Tìm m để phương trình : mxxxx =-+-+ 22 sin2sinsin2sin có nghiệm. Hướng dẫn : [ ]2;0 2 2' 1|| ; sin sin2sin 2 22 ÎÞ - -- =Þ ïî ï í ì £= -+= t z zzt zxz xxt [ ] 312;0 )(222 2 2sin2sin 22 2 ££-Þ î í ì Î =-+= Þ - =-Þ m t tfttmtxx Bài tập 3 : Cho phương trình : mxxxx =++++- 22 cossin1sinsin2 1. Giải phương trình khi 22=m 2. Định m để phương trình cho có nghiệm úû ù êë é-Î 2 ; 2 ppx Hướng dẫn : úû ù êë éÎÞ-=Þ î í ì £= -+= 4 9;021' 1|| ; sin sinsin2 2 tzt zxz xxt 222 14)( 4 9;0 ££Þ ï î ï í ì =+-= úû ù êë éÎ Þ m mttf t Bài tập 4: Xác định theo m số nghiệm phương trình : 4 444 4 6x x m x m m+ + + + + = Hướng dẫn : 4 44 4 ; ( ) 4 16t x x m f x x x m= + + = - - + = 19m > : vô nghiệm ; 19m = : 1 nghiệm ; 19m < : 2 nghiệm Tìm m để bất phương trình : ( )( ) ( )21 2 3 2 5 3x x m x x+ - > + - + thỏa mãn 1 ;3 2 x é ù" Î -ê úë û . Đặt ( )( ) ( ) ( ) 1 5 4 11 2 3 ; ;3 có ' , ;3 2 22 1 2 3 -é ù æ ö= + - Î - = Î -ç ÷ê úë û è ø+ - xt x x x t x x x 5' 0 4 t x= Û = T.s Nguyễn Phú Khánh – Đà Lạt x 12- 5 4 3 t’ + 0 – t 7 2 1 7: ;3 0; 2 2 x té ù é ùÎ - Þ Îê ú ê úë û ë û 0 0 Để bất phương trình cho đúng 21 ;3 thì : 6 2 x t t mé ùÎ - + > +ê úë û đúng 70; 2 t é ùÎ ê úë û . Đặt 2 1( ) '( ) 2 1 '( ) 0 2 f t t t f t t f t t= + Þ = + Þ = Û = - t -¥ 12- 0 7 2 f’(t) + f(t) 0 7 0; 2 6 min ( ) (0) 0 6Î é ùÞ + < = = Þ < -ê úë û tm f t f m
Tài liệu đính kèm: