Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 15 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
15
Dung lượng
1,04 MB
Nội dung
MỘT SỐ DẠNG PHƯƠNGTRÌNHVƠTỈ CHO HỌC SINH GIỎI §1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNGTRÌNHVƠ TỶ MỘT SỐ QUY ƯỚC KHI ĐỌC CHUYÊN ĐỀ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Vt: Vế trái phươngtrình Vt : Bình phương vế trái phươngtrình Vp: Vế phải phươngtrình Vp : Bình phương vế phải phươngtrình Vt (1) : Vế trái phươngtrình (1) Vp (1) : Vế phải phươngtrình (1) Đk, đk: Điều kiện BĐT: Bất đẳng thức HSG, HSG: Học sinh giỏi VMO, VMO: Thi học sinh giỏi Việt Nam, CMO: Thi học sinh giỏi Canada PHƯƠNG PHÁP ĐẶT ẨN PHỤ 2.1 Một số lưu ý Khi giải phươngtrìnhvơ tỷ phương pháp đặt ẩn phụ ta gặp dạng như: 2.1.1 Đặt ẩn phụ đưa phươngtrình cho phươngtrình đại số khơng chứa thức với ẩn ẩn phụ 2.1.2 Đặt ẩn phụ mà ẩn chính, ta tính ẩn theo ẩn 2.1.3 Đặt ẩn phụ để đưa phươngtrình hệ hai phươngtrình với hai ẩn hai ẩn phụ, hai ẩn gồm ẩn ẩn phụ, thường ta hệ đối xứng 2.1.4 Đặt ẩn phụ để phươngtrình có hai ẩn phụ, ta biến đổi phươngtrình tích với vế phải Thường giải phươngtrình ta hay biến đổi tương đương, biến đổi hệ nhớ phải thử lại nghiệm 2.2 Một số ví dụ Ví dụ Giải phươngtrình sau: 1) 18 x 18 x x 17 x x 2) 3) 4) x x2 � 1� x �x � x � x� x2 x 2x x2 x 3x Hướng dẫn (HD): 1) Đặt xy với y �0 Khi phươngtrình cho trở thành (3 y y 2)(6 y y 1) , suy (3 y y 2) , ta y 10 Từ phươngtrình có nghiệm 14 10 2) Ta có x x ( x 1) x ( x x 1)( x x 1) , với x Mặt khác x x 2( x x 1) ( x x 1) x Đặt y x2 x (có thể viết đk y �0 xác �y � ), ta x x 1 3 3 (loại y ) y � y y , ta y 3 Từ phươngtrình có nghiệm x 3) Ta thấy x không thỏa mãn � � �x � � � 1� �x � Khi phươngtrình tương đương với hệ � � � x� 2 � � � � � � 1� � �x � � � � x x2 � � � � � 1� � � � � � �y 4(1) � � Đặt x y , ta � x ( y 2) 2( y 2) (4 y ) (2) � y2 1 Xét (2) � y y y � y y 28 y 40 y 16 (do hai vế không âm) � ( y 2)( y y 16 y 8) � ( y 2)(( y 2)( y y 8) 8) Dẫn đến y (do (( y 2)( y y 8) 8) với y thỏa mãn (1)) Từ phươngtrình có nghiệm x Nhận xét: Bài tốn ta giải Phương pháp đánh giá phần sau 4) Ta có phươngtrình tương đương với x x x x � x x x (1 x ) x x x x x � x (1 x x x ) x0 � �� x x x 0(1) � Xét (1), đặt y x , suy y �0 x y Ta y y (1 y ) � y y � (2 y 1)(4 y y 1) � y 1 5 Từ suy x � Thử lại ta nghiệm phươngtrình x x 5 Nhận xét: Bài tốn ta giải Phương pháp lượng giác phần sau Ví dụ Giải phươngtrình x 3x ( x 3) x x y , với y �1 Khi ta y 3x ( x 3) y � ( y 3)( y x) Dẫn đến y y x Từ phươngtrình có nghiệm x � HD: Đặt Ví dụ Giải phươngtrình 17 x8 x8 y �0 với 17 x8 y x8 z �y z �z y �� � y z 33 � y ( y 1)3 33 � Xét y ( y 1)3 33 � ( y 2)(2 y y y 17) Suy y - = Từ nghiệm phươngtrình x = x = -1 HD: Đặt Khi Ví dụ Giải phươngtrình sau: 1) x x 3x x 81x x x x 2) x y , với �y �2 �x y xy Khi ta hệ � �x y Thế lại đặt x y S ; xy P giải tiếp ta nghiệm phươngtrình HD: 1) Đặt x ; x x 2) Đặt 2 14 81x y � x y y y � 3x y y y � � Khi ta hệ � � 3y x 2x x � 1 1 2 Xét hiệu hai phươngtrình dẫn đến x y (do ( x y ) ( x 2) ( y 2) ) 2 3 �2 Thay vào hệ giải phươngtrình ta x 0; x Ví dụ Giải phươngtrình x 14 x x x 20 x HD: Đk x �5 Với điều kiện ta biến đổi phươngtrình cho sau: x 14 x x x 20 x � x 14 x x x 20 25( x 1) 10 ( x 1)( x 4)( x 5) � x x ( x 1)( x 5) x � 2( x 1)( x 5) 3( x 4) ( x 1)( x 5) x Đặt ( x 1)( x 5) y; x z , với y �0; z �3 ta hệ yz � � Ta y 3z yz � ( y z )(2 y 3z ) , từ ta � y z � 2 61 Nếu y z ta x (do x �5 ) Nếu y z ta x 8; x Vậy phươngtrình có ba nghiệm 4x , với x 28 4x Nhận xét: Dạng phươngtrình ta thường đặt ay b , sau bình phương lên ta “cố ý” biến 28 đổi hệ đối xứng với hai ẩn x, y Từ ta biết giá trị a, b Với tốn ta tìm a 1; b (Nếu a = b = mà giải phươngtrình q đơn giản, ta khơng xét đây) 4x 4x 9 HD: Đặt y , x nên , từ y 28 28 28 � 7x 7x y � � � y y x Giải hệ bình thường theo dạng ta x 6 50 Ta hệ � 14 � �x, y � � Ví dụ Giải phươngtrình x x Ví dụ Giải phươngtrình x x3 Nhận xét: Khi giải phươngtrình khơng phải lúc có nghiệm thực, có phươngtrìnhvơ nghiệm cho học sinh làm ta kiểm tra lực học sinh trình bầy lời giải tốn Chẳng hạn tốn ví dụ �x y � 3 y � HD: Đặt x x = y với Khi ta hệ �3 từ phươngtrình ban đầu ta có �x y 2 x � Xét hiệu hai phươngtrình hệ ta phươngtrình ( x y )( x xy y x y ) Với x y x x , dẫn đến vơ nghiệm Còn x xy y x y ( y x )(1 x) y với y �0 x � Do hệ vơ nghiệm hay phươngtrình cho vơ nghiệm 2.3 Một số tập tương tự Bài Giải phươngtrình sau: 1) x2 x x2 x (HD: Đặt y x ; y �0 , ta ( y 1)( y y 1)(2 y y 4) 1 33 nghiệm phươngtrình ;y 1 33 ) x 1; x ;x 2) x x x3 Từ y 1; y x2 x y , bình phương dẫn đến x 1 trình trở thành y y , ta y Từ x � ) (HD: Từ phươngtrình suy x �1 Đặt y � Phương Bài Giải phươngtrình (4 x 1) x x x (HD: Đặt x y , với y �1 Từ ta y �y x Phươngtrình có nghiệm x ) Bài Giải phươngtrình sau: 1) 3(2 x 2) x x (HD: Đặt x y, x z , với y �0; z �0 11 Ta x �y z Từ phươngtrình có nghiệm x 3; x ) 2 2(1 x) x 2) (HD: Đk �x � Đặt 2(1 x) y � y x z � z x với y �0; z �0 1 x � 1 � 2( y z ) 1(1) 2 Suy � Từ (1) thay y z vào (2) ta ( z 1) ( z ) Xét hiệu hai bình 2 �y z 1(2) phương suy 1� z 34 � 34 � 1� � Từ ta nghiệm phươngtrình x � � � � Bài Giải phươngtrình x x 1000 8000 x 1000 � � � �) � � � �x x 2000 y � y (*) (HD: Đặt 8000x = , ta � �y y 2000 x Từ (*) suy ( x y )( x y 1999) , x y 1999 Suy x y , ta nghiệm x 2001 , loại x ) Bài Giải phươngtrình sau: x3 1) x2 (HD: Đặt y x �0; z x x , ta 2 5y y y �y � �y � y yz 2( y z ) � � � � � � 2 � 2� z z z �z � �z � z �x �1 y Nếu ta x x x � � (vô nghiệm) z x 5x � �x �1 � 37 y � Nếu ta x x x � � � 37 � x (thỏa mãn)) z �x � 2 2) 2 x x 2( x 21x 20 4 �x �1 � (HD: Đk � Đặt x �5 � x x 10 y x z , với y �0; z �0 � 193 17 �3 73 Khi ta ( y z )( y z ) Từ phươngtrình có bốn nghiệm x x ) 4 Bài Giải phươngtrình sau: 1) x2 4x x (HD: Đặt 2) 3) x y , ta x 1; x 29 ) x3 , với x �1 x3 3 17 3 17 (HD: Đặt ) y ,được x (loại), x �1 x 4 27 x 18 x x , với x 5 37 (HD: Tương tự, ta x ) 18 x2 x PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 3.1 Một số lưu ý Khi giải phươngtrìnhvơ tỷ (chẳng hạn f ( x) g ( x) ) phương pháp đánh giá, thường để ta phươngtrình có nghiệm (nghiệm nhất).Ta thường sử dụng bất đẳng thức cổ điển Cô si, Bunhiacopxki, đưa vế trái tổng bình phương biểu thức, đồng thời vế phải Ta sử dụng tính đơn điệu hàm số (có thể thấy sử dụng đạo hàm xét biến thiên hàm số) để đánh giá cách hợp lý �f ( x) g ( x) � Thường ta đánh sau: �f ( x) �C (�C ) � f ( x) g ( x) C , đánh giá f ( x ) �g ( x ) �g ( x ) �C (�C ) � f ( x) �g ( x) … Ngoài cụ thể ta có cách đánh giá khác Cũng có số phươngtrìnhvơ tỷ có nhiều ẩn mà ta giải phương pháp đánh giá 3.2 Một số ví dụ Ví dụ Giải phươngtrình x 1 4x2 HD: Bài tốn có đề thi vào Đại học Bách Khoa ĐHQG năm 2001 Bài có nhiều cách giải, đáp án sử dụng đạo hàm Ta làm đơn giản sau: Ta thấy x nghiệm phươngtrình Nếu x Vt > = Vp Nếu x Vt < = Vp Do phươngtrình khơng có nghiệm hai trường hợp Vậy phươngtrình có nghiệm x Ví dụ Giải phươngtrình 3x x x 10 x 14 x x HD: Bài đơn giản, đánh giá Vt �5 Vp �5 , hai vế Ta phươngtrình có nghiệm x 1 Ví dụ Giải phươngtrình x x 19 x x 13 13 x 17 x 3( x 2) HD: Bài cách giải tự nhiên cách “cố ý” cho Giáo viên học sinh sáng tác kiểu 75 Đk x �2 Với đk Vt = ( x ) (2 x 1)2 3( x 2) (2 x 1)2 (4 x 3)2 4 75 � x2 4x � 3( x 2) (4 x 3) 2 �3 3.( x 2) = Vp 1 Dấu đẳng thức xảy x Vậy phươngtrình có nghiệm x 2 Ví dụ Giải phươngtrình 27 x 24 x 28 27 1 x6 HD: Phươngtrình cho tương đương với phươngtrình (9 x 4) 3(9 x 4) , đk x � Đặt (9 x 4) y , suy y �0 24 1 Khi ta y2 3y y2 3y 1 �4 1 y (bình phương hai vế) 3 Theo BĐT Cô-si ta �y � y6 y2 6y � �2 y � � ��( y 2) , �3 � 2 � y 48 �3 y 12 y 12 � y 12 y 36 �0 � ( y 6) �0 thỏa mãn đk Vậy phươngtrình có nghiệm x Từ ta y , suy x Ví dụ Giải phươngtrình x 3x x x3 x x HD: Phươngtrình cho tương đương với 3x x (2 x x 1) ( x 3) (2 x x 1)( x 3) (1) Phươngtrình xác định với x số thực Theo 2 BĐT Cô-si cho hai số dương ta Vt(1) �Vp(1) Do (1) � x x x � x x Từ phươngtrình có nghiệm x 1 x Ví dụ Giải phươngtrình x2 � 1� �x � x � x� � �x � � HD: Đk � Với đk đó, phươngtrình cho tương đương với �2 � �x � �2 1 phươngtrình x x 4(1) x x � ( x x) ( x x.1) �4 � � 2 Theo BĐT Bunhiacopxki, ta � � 1� � 1 � � � � x2 x � � � � x x 1� ��4 � � � � � � x2 x � Suy Vt (1) �4 = Vp (1) Do (1) � � , nghĩa dấu hệ xảy Từ phươngtrình 1 �2 x x � có nghiệm x 2 x x9 x 1 Ví dụ Giải phươngtrình HD: Đk x �0 Theo BĐT Bunhiacopxki, ta � 2 Vt = � � � x � x � �1 x 1 �( x 9) � � � Vp � x 1 x 1 � �x x � 2 x 1 � x Phươngtrình có nghiệm dấu đẳng thức xảy hay x 1 x x 1 Vậy phươngtrình có nghiệm x Ví dụ Giải phươngtrình 13 x x x x 16 HD: Đk 1 �x �1 Với đk phươngtrình tương đương với x (13 x x ) 16 � x (13 x x ) 256(1) Theo BĐT Bunhiacopxki, ta (13 x x ) ( 13 13 x 3 x ) �(13 27)(13(1 x ) 3(1 x )) 40(16 10 x ) � 10 x (16 10 x ) � Theo BĐT Cô-si cho hai số dương ta 10 x (16 10 x ) �� � 64 � � Do Vt(1) � 4.64 256 , ta � x2 � 9x2 x2 �1 x2 � � (1) � � Từ dẫn đến x � � 20 x 16 � � 10 x 16 10 x � Vậy phươngtrình có hai nghiệm x � Ví dụ Giải phươngtrình x x3 Nhận xét: Trong phần giải phươngtrìnhvơ tỷ Phương pháp đặt ẩn phụ ta giải tốn này, ta giải phương pháp đánh sau HD: Đk � x x 32 � x� Giả sử x nghiệm phươngtrình Khi x �0 � � , ta x � x � � Mũ hai vế suy x x x 12 x3 x (*) Cách thứ ta biến đổi Vt thành x x x ( x x 1) 12 x x biểu thức âm x � Cách thứ hai ta biến đổi Vt thành x x (6 x 1) 12 x x biểu thức âm x � … Ta biến đổi tiếp phươngtrình (*) sau chia hai vế cho x �0 , ta x8 x x x5 x x x x � x ( x x 1) x ( x 1) x( x 1) 4(2 x 1) vơ nghiệm Vt ln dương x � Vậy phươngtrìnhvơ nghiệm Ví dụ 10 Giải phươngtrình ( x 2)(2 x 1) x ( x 6)(2 x 1) x HD: Biến đổi phươngtrình thành ( x x 2)( x 3) , suy x �5 Vt hàm số đồng biến đoạn 5; � Từ dẫn đến x nghiệm phươngtrình cho Ví dụ 11 Giải phươngtrình x 11x 21 3 x HD: Phươngtrình tương đương với ( x 3)(2 x 5) 12( x 3) (4 x 4) x Ta thấy x nghiệm phươngtrình Nếu x �3 phươngtrình tương đương với (2 x 5) 12 (4 x 4) x (1) Nếu x Vt(1) > > Vp(1) Nếu x Vt(1) < < Vp(1) Vậy phươngtrình có nghiệm x Ví dụ 12 Giải phươngtrình x x 3x x x x x Nhận xét: Với toán ta sử dụng đánh giá gặp sau đây: �f ( x) �0; g ( x) �0 f ( x ) g ( x) f ( x) ah( x) g ( x) bh( x ) � � , với a, b hai số thực dương h( x ) � HD: Biến đổi phươngtrình � x �0; x 3x �0 x x 3x x 2( x 2) x 3x 2( x 2) � � �x Từ ta phươngtrình có nghiệm x 2 Ví dụ 13 Giải phươngtrình 16 x 1996 10 ( x 1996 y 2008) y 2008 Nhận xét: Với toán này, ta thấy phươngtrình gồm hai ẩn Do ta nghĩ đến biến đổi phươngtrình thành phươngtrình có Vt tổng bình phương, Vp HD: Biến đổi phươngtrình thành 10 2 � �4 � �4 y 2008 � � x 1996 � � y 2008 � x 1996 � � � � � Từ ta phươngtrình có nghiệm ( x; y ) (2012; 2009) Ví dụ 14 Giải phươngtrình x y y x xy HD: Đk x �1; y �1 x( y y 1) xy 2 y ( x 1) x( y 1) xy 2 �x �1; y �1 � Khi phươngtrình cho tương đương với � y ( x 1) x ( y 1) � � Từ ta phươngtrình có nghiệm ( x; y ) (2; 2) Ta có x y y x y ( x x 1) PHƯƠNG PHÁP LƯỢNG GIÁC 4.1 Một số lưu ý Khi giải phươngtrìnhvơ tỷ phương pháp lượng giác ta đặt � � f ( x ) sin f ( x ) � 1;1 với điều kiện �� ; f ( x) cos với điều kiện � 2� � � 0; Cũng có đặt f ( x) tan ; f ( x) cot … để đưa phươngtrình cho phươngtrình lượng giác Giải phươngtrình lượng giác từ tìm nghiệm phươngtrình cho 4.2 Một số ví dụ Ví dụ Giải phươngtrình x 1 4x2 Nhận xét: Bài tốn (đã xét trên) giải phương pháp lượng giác, nhiên với cách giải lượng giác mang tính chất tham khảo � � x cos y �� ; y �� 0; HD: Đặt �4 Khi ta phươngtrình � 2� � � x 1 sin y cos8 y cos y 8cos y � (cosy 1)( ) � (cos y 1)(cos y cos y cos y 7) � cos y 1 Do phươngtrình có nghiệm x 11 1 2 x x2 HD: Đặt x cos y, y (0; ), y Phươngtrình cho trở thành 1 2 � sin y cos y 2.sin y Đặt sin y cos y z , �z � cos y sin y Ví dụ Giải phươngtrình suy sin y 2sin y cos y z , ta z z , x 11 1 Với z y , x 12 2 Với z y Vậy phươngtrình có nghiệm x 1 x 2 Ví dụ Giải phươngtrình x (1 x )3 x 2(1 x ) HD: Đk 1 �x �1 � � ; Đặt x sin y , y �� suy cos y �0 �2 2� � Khi phươngtrình trở thành sin y cos3 y sin y cos y � sin y cos y z , z �� 2; � 1; � � � (chính xác z �� �), biến đổi phươngtrình ta z 2.z 3z � ( z 2)( z 1)( z 1) � z �z Nếu z thì y , x Nếu z sin y cos y � x x Đặt � x x �0 �x 1 2 1 Vậy phươngtrình có nghiệm 4.3 Một số tập tương tự Bài Giải phươngtrình x3 x x 5 3 2� � cos ;cos ;cos (HD: Đặt x cos y , phươngtrình có tập nghiệm S � �) � � Bài Giải phươngtrình x x (1 x )3 12 Bài Giải phươngtrình x x x2 1 2 Bài Giải phươngtrình ( x) x x x x(1 x ) Bài Giải phươngtrình x2 1 x Bài Giải phươngtrình (1 x )3 x2 x 20 x x Bài Giải phươngtrình x x x x MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC 5.1 Một số lưu ý Ngồi phương pháp thường gặp trên, đơi ta có lời giải khác lạ số phươngtrìnhvơ tỷ Cũng ta sử dụng kết hợp phương pháp để giải phươngtrình 5.2 Một số ví dụ Ví dụ Giải phươngtrình x 2.x x 2.x 16 HD: Nếu x �0 Vt �3 = Vp (phương trình khơng có nghiệm) x ta xét tam giác vuông ABC với A 900 , AB = 4; AC = Nếu Gọi AD phân giác góc A, lấy M thuộc tia AD Đặt AM = x, xét ACM � CM x 2.x xét ABM � BM x 16 2.x Từ suy Vt = CM BM �BC Dấu đẳng thức xảy M �D ,hay CM BM � 16CM BM � 16 x 16.9 48 2.x x 16.9 36 2.x � x 12 2.x � x Vậy phươngtrình có nghiệm x Ví dụ Giải phươngtrình 12 12 x x x y y y x 16 Nhận xét: Bài tốn khơng khó, kiểm tra tính cẩn thận học sinh mà thơi sau đặt điều kiện tìm giá trị x Tuy nhiên học sinh học hời hợt ngồi nhìn mà khơng làm HD: Đặt đk cho phươngtrình xác định ta x Khi phươngtrình trở thành y y , suy y � 3� 2; � Vậy phươngtrình có nghiệm ( x; y ) � � 2� 13 Ví dụ Giải phươngtrình x x2 x x 8x HD: Đặt y x 1; z x x 8; t x x , suy y z t y z t (1) Mặt khác y z t (2) Từ (1) (2) ta ( y z t )3 ( y z t ) 3( y z )( z t )(t y ) yz 0 y z (3) � � � � �� zt � � z t (4) � � ty0 t y (5) � � Xét (3) ta x 1 �x , xét (4) x (5) x �x Vậy tập nghiệm phươngtrình S 1;0;1;9 Ví dụ Giải phươngtrình x x 20 x x 29 97 r r HD: Trong mặt phẳng tọa độ xét hai véc tơ a ( x 2; 4) b ( x 2;5) r r r r r Khi ta a b (4;5) , suy a b 97 ta có a x x 20 , r r r r r r r b x x 29 Phươngtrình trở thành a b a b , đẳng thức xảy a b � x x 2 Từ ta phươngtrình có nghiệm x Ví dụ Giải phươngtrình x x x x 2( x 1) (2 x x 1) �y �1 � HD: Đặt y x x ( x 1) , suy � ( x 1) y � Ta y y 2(1 y ) (1 y )(1) Mặt khác y y �1 y �2 y (2) Từ (1) (2), suy 2(1 y )2 (1 y ) �2 y Đặt y z , ta �z �1 2(1 z ) (1 z ) �2 z � z (4 z 10 z 7) �0 ۣ z (do z 10 z ) x0 � Do z , suy y hay x x � � x2 � Vậy phươngtrình có nghiệm x x §2 MỘT SỐ BÀI TỐN THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Bài Giải phươngtrình x x 113 x x 14 x 13 x Bài 14 chiều Giải phươngtrình x x 3x x x x Giải phươngtrình x x x 3x Bài Bài Giải phươngtrình x x x x x x Bài Giải phươngtrình 2007 2008 x x 2009 x x x 2007 Bài Giải phươngtrình sau: 1) x x x x 2) 3) 4) x x x 2x x x x 80 5) x 2(2 x 1)3 6) x x x x 15 ... 2) x y , với �y �2 �x y xy Khi ta hệ � �x y Thế lại đặt x y S ; xy P giải ti p ta nghiệm phương trình HD: 1) Đặt x ; x x 2) Đặt 2 14 81x y � x y y y... Cách thứ hai ta biến đổi Vt thành x x (6 x 1) 12 x x biểu thức âm x � … Ta biến đổi ti p phương trình (*) sau chia hai vế cho x �0 , ta x8 x x x5 x x x x � x (... x ta xét tam giác vng ABC với A 900 , AB = 4; AC = Nếu Gọi AD phân giác góc A, lấy M thuộc tia AD Đặt AM = x, xét ACM � CM x 2.x xét ABM � BM x 16 2.x Từ suy Vt = CM BM �BC