Phương pháp này thường tỏ ra khá hiệu quả cho lớp bài toán với yêu cầu: + Tìm điều kiện của tham số để hệ có nghiệm duy nhất.. + Tìm điều kiện của tham số để hệ có nghiệm với mọi giá tr[r]
(1)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
Đề tài:
GVHD : Lê Xuân Trường
SVTH : Nhóm 6
Lớp : Toán 2006A Năm học : 2008 - 2009 Đồng Tháp, ngày 15 tháng 05 năm 2009
Danh sách nhóm 6: 1 Nguyễn Đinh Cơng Danh 2 Ngô Quốc Huy
3 Nguyễn Thị Minh Khôi 4 Đỗ Thành Nhơn
(2)MỤC LỤC
MỤC LỤC
Phần I:
A HỆ PHƯƠNG TRÌNH HAI ẨN
I Hệ phương trình bậc hai ẩn:
II.Hệ phương trình bậc cao hai ẩn :
B HỆ PHƯƠNG TRÌNH BA ẨN 24
I Hệ phương trình bậc ba ẩn 24
II Hệ phương trình ẩn bậc cao: 26
Phần II: 29
A KHÁI NIỆM 29
I Khái niệm bất phương trình ẩn: 29
II Khái niệm hệ bất phương trình ẩn, hai ẩn: 29
B PHÂN LOẠI VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI HỆ BẤT PHƯƠNG TRÌNH 29
I Hệ bất phương trình ẩn: 29
II Hệ bất phương trình hai ẩn: 39
C.Giải toán cách đưa hệ bất phương trình ẩn: 46
(3)Phần I: HỆ PHƯƠNG TRÌNH A HỆ PHƯƠNG TRÌNH HAI ẨN
I Hệ phương trình bậc hai ẩn: Định nghĩa:
Hệ phương trình bậc hai ẩn hệ phương trình có dạng:
0 ' ' ' 0 c y b x a c by ax , 0 ' ' 2 2 b a b a
2 Phương pháp giải:
- Áp dụng phép biến đổi tương đương quy tắc cộng đại số
phép mà ta học
- Dùng định thức
Giải hệ phương trình:
0 ' ' ' 0 c y b x a c by ax , 0 ' ' 2 2 b a b a
B1: Tính biểu thức:
c a ac c a c a D b c cb b c b c D b a ab b a b a D y x ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '
B2: Xét trường hợp :
Nếu D0, hệ có nghiệm x y;
D D y D D
x x; y
Nếu D = 0; ta xét đến Dx, Dy
Nếu Dx 0 hoặcDy 0 hệ vô nghiệm
Nếu Dx = Dy= Hệ có vơ số nghiệm, tập nghiệm hệ tập
(4)3 Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Giải hệ phương trình:
8 9 7 3 4 5 y x y x Giải:
B1: Tính biểu thức : 17
9 D 19 5 y x D D
B2: Nhận thấy D = -17 0 nên hệ phương trình có nghiệm
5 19 ; ; 17 17 y x D D D D
Ví dụ 2:
Giải biện luận hệ phương trình:
m y m x m y mx 1 2 4 Giải:
B1: Tính biểu thức:
4 2
8 2 4 1 2 2 2 m m m m m m m D m m m m m m D m m m m m m D y x
B2: Ta xét trường hợp sau:
2 1 0 m m
(5)
1 ; ;
;
m m m m D
D D D y
x x y
2
m m
D Với m1 Dx = -9 0 (Hệ vơ nghiệm) Với m2
thì DxDy= nên hệ có vơ số nghiệm x;y tính theo
x y
R x
2 2
Ứng dụng:
Ứng dụng hệ phương trình bậc hai ẩn để xác định vị trí tương đối
hai đường thẳng mặt phẳng Cho hai đường thẳng (d1) (d2) có phương
trình tổng quát:
(d1): A1x + B1y + C1 = 0;
(d2): A2x + B2y + C2 = 0;
Tùy theo giá trị tham số xác định vị trí tương đối (d1) (d2)
Phương pháp chung
Thực theo bước sau:
Bước 1. Thiết lập hệ phương trình tạo (d1) (d2) là:
1 1 1
2 2 2
A x B y C A x B y = - C A x B y C A x B y = - C
Bước 2. Bằng việc biện luận (I) ta có vị trí tương đối (d1) (d2) cụ
thể là:
Nếu(I) vô nghiệm ( )d1 d2
Nếu (I) có nghiệm 1 ,
y
x D
D
d d M
D D
Nếu (I) có vơ số nghiệm d1 d2
(6)Cho a2 + b2 > hai đường thẳng (d
1) (d2) có phương trình:
(d1): (a – b)x + y = (d2): (a2 – b2)x + ay = b
a. Xác định giao điểm (d1) (d2)
b. Tìm điều kiện với a, b để giao điểm thuộc trục hoành
Giải:
a Xét hệ phương trình tạo (d1) (d2) có dạng:
2
1 a b x y a b x ay b
Ta có D = b2 – ab, D
x = a – b, Dy = ab – a2
Vậy, suy ra:
d1 d2 I D 0 b2 ab0,
Khi giao điểm I có tọa độ I 1,a
b b
b Điểm I Ox
2
0 0
0
b ab a
a b
b
Tìm tham số m để hai phương trình bậc hai có nghiệm chung
Ví dụ :
Với giá trị m phương trình sau có nghiệm chung: 2x2 + mx – = mx2 – x + = 0.
Giải:
Các phương trình có nghiệm chung hệ sau có nghiệm:
2
2
2 x mx mx x
(7)2 mx y
x my
Ta có: D = - m2 – 2; D
x = - m – 4; Dy = 2m –
Vì D ≠ 0, m, hệ có nghiệm 2 y = 22
2
m m
x v
m m
Do x2 = y nên ta phải có:
2
2
3
4
=
2
+ 6m + = m = -1
m m
m m
m
Vậy với m = -1 hai phương trình có nghiệm chung x =
II.Hệ phương trình bậc cao hai ẩn : 1.Định nghĩa
Là hệ gồm hai phương trình hai ẩn có phương trình có bậc lớn
2.Các dạng phương trình thường gặp
a) Hệ phương trình đối xứng loại một:
Trong phương trình thay x y y x phương trình khơng thay đổi
Phương pháp:
Đặt S x yvà P xy
+ Tìm S P,
+ Khi x y, nghiệm phương trình X2 SX P 0
Chú ý:
Nếu hệ xuất x y đặt t y đặt S x t,P xt
(8)1 Phương pháp thế: nhiều hệ đối xứng hệ “ Hệ gồm phương trình bậc hai phương trình bậc hai ẩn”
2 Phương pháp đồ thị
3 Phương pháp điều kiện cần đủ: áp dụng cho hệ với yêu cầu
“tìm giá trị tham số để hệ có nghiệm nhất” Khi ta thực bước:
Bước 1. Điều kiện cần
Nhận xét hệ có nghiệm (x0, y0) (y0, x0) nghiệm
hệ, hệ có nghiệm khi: x0 = y0
Thay x0 = y0 ta giá trị tham số Đó điều kiện cần để hệ có
nghiệm
Bước 2. Điều kiện đủ
4 Phương pháp sử dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki
5 Nhận xét miền nghiệm
Ví dụ 1:
Giải hệ phương trình:
Giải:
Hệ phương trình viết lại
(9)Khi với: x, y nghiệm phương trình:
Với nghiệm phương trình:
Vậy hệ phương trình có bốn cặp nghiệm
Ví dụ 2:
Cho hệ phương trình: 2
1 x xy y m
x y xy m
a Giải hệ m =
b Tìm m để hệ có nghiệm thỗ: x > 0, y >
Giải:
Đặt S = x + y, P = xy
Khi hệ phương trình cho tương đương với hệ:
1 S P m
SP m
(10) S, P hai nghiệm phương trình:
2
1
( 1) z
z m z m
z m
(*)
a Với m = vào (*) ta được:
1 ( )
2 ( ) x y
I xy x y
II xy
- Hệ (I) vơ nghiệm
- hệ (II) có nghiệm x = y =1 b Để hệ có nghiệm x, y > :
2
2
1
4 1
0 0
0
4 2
0
0 m
S P
m m
S
m m
P
m
Ví dụ 3:
Giải hệ phương trình
1 2
2
y x xy
y x y x
Giải:
Nhận thấy hệ có x y , ta đặt t y Hệ thành:
2
2 2
2
1 1
x t x t x t xt x t
xt x t xt x t
(11)Đặt S x t,P xt Hệ thành:
5 4 0
1 1
22
2
P S P S SP
SPS
0 1 P S
Khi x t, nghiệm phương trình:
2
0
X X
0 1 0
1 1 0 1 0 1 0
2 1
y x t x
y x t x
X X
5 4 P S
Khi x t, nghiệm phương trình: X2 4X 5 0
(12)
1 5 1
5 5
1 5
1 5
1
y x t
x y x t
x X
X
Vậy hệ phương trình có bốn nghiệm:0;1 ; 1;0 ; 1;5 ; 5;1
Ví dụ 4:
Cho hệ phương trình:
2
6 x y m
x y
Giải:
Ta giải phương pháp điều kiện cần đủ sau:
Điều kiện cần: Nhận xét hệ có nghiệm (x0, y0) (y0, x0)
nghiệm hệ, hệ có nghiệm khi: x0 = y0
Khi đó: (I)
2 0
2
18
2
x m m x
Đó điều kiện cần để hệ có nghiệm Điều kiện đủ: Với m = 18, ta được:
(I)
2 18 6
3
6
x y x y
x y xy
x y
nghiệm
Vậy, với m = 18 hệ có nghiệm
(13)Giải hệ phương trình:
2
2
1
( )
1
4 x y
x y
I x y
x y
Giải:
Theo bất đẳng thức Bunhiacopxki ta có:
2
4
2
2 2
2
1 1
4 x y x y 4.4
x y x y
Vậy hệ (I) tương đương với khả bất đẳng thức xảy dấu “=”
x = y = 1
xy =
Vậy nghiệm hệ là: x = y=
Ví dụ : Giải hệ phương trình :
2
3
1 x y x y
(1) (2)
Giải :
Ta có : (1)
3
3 2
3
1
1
x x x
x y x y
y y y
(3)
Từ phương trình (2) ta suy : bất đẳng thức (3) xảy dấu ‘=’
3
3
0 1 x
y x x
y y x
y
b) Hệ phương trình đối xứng loại hai:
- Nhận dạng: Nếu thay đồng thời x y y x phương trình thứ biến thành phương trình thứ hai ngược lại phương trình II biến thành phương trình I
- Phương pháp:
B1: Trừ vế biến đổi x y f x,y0
(14)Xét fx,y 0 có cách
C1: Cộng hai vế phương trình giải với fx,y0
C2: Dùng phương pháp
C3: Chứng minh fx,y 0 vơ nghiệm
Ngồi phương pháp chung để giải hệ đối xứng loại hai trình bày trên, nhiều trường hợp ta sử dụng phương pháp:
1 Phương pháp đồ thị
2 Phương pháp điều kiện cần đủ: áp dụng tốt cho hệ với yêu
cầu “tìm giá trị tham số để hệ có nghiệm nhất” Khi ta thực theo bước:
Bước 1. Điều kiện cần
Nhận xét hệ có nghiệm (x0, y0) (y0, x0) nghiệm
hệ, hệ có nghiệm khi: x0 = y0
Thay x0 = y0 vào phương trình hệ tìm điều kiện tham số
để hệ phương trình có nghiệm nhất, ta giá trị tham số
Đó điều kiện cần để hệ có nghiệm
Bước 2. Điều kiện đủ
Ví dụ 1:
2 2 3
1 3 2
2
x y y
y x x
(15)B2: Với x y = Ta có hệ
5 5 0 0 0523 0
2
2 y
x y x xx yx yxx yx
Với
1 2 2
1 23 1 23
01 01 22
y x y x yxx xy yxx yx yx
Vậy hệ phương trình có bốn nghiệm: S 0;0 ; 5;5 ; 1;2 ; 2;1
Ví dụ 2:
Giải hệ phương trình :
2
2
4
4
y x x x
x y y y
Giải
(1) – (2) ta được:
3 2
2
3( ) 8( )
( )( 8) 0(*)
x y x y x y
x y x y xy x y
(16)x = y =
(x2y2xy 3x y 8) 0(**)
Cách 1: Cộng hai vế (1) (2) ta được:
3 2
5( ) 8( )
x y x y x y
Kết hợp với (**) giải hệ đối xứng loại I
Cách 2: (**) x2 y 3x y2 3y 8 0
2
3y 12y 13
(**)
vơ nghiệm.
Vậy hệ có nghiệm x = y =
Ví dụ 3:
Tìm m để hệ sau có nghiệm nhất:
2 2
2
2 (1)
2 (2)
x y m
x y m
Sử dụng phương pháp đồ thị: Gọi X1 X2 tập nghiệm (1)
(2) Ta có:
X1 tập điểm đường trịn (C1) có:
1
âm (2,0) án inhR
t I
b k m
X tập điểm đường trịn (C2) có:
2
âm (2,0) án inhR
t I
b k m
Vậy hệ có nghiệm (C1) tiếp xúc với (C2)
1 2 2 2
I I R R m m
Vậy hệ có nghiệm m =
Ví dụ 4:
Cho hệ phương trình:
2
( 1) ( 1) xy x m y xy y m x
(17)Tìm m để hệ phương trình có nghiệm
Giải:
Sử dụng phương pháp điều kiện cần đủ sau:
Điều kiện cần: Nhận xét hệ có nghiệm (x0, y0) (y0, x0)
nghiệm hệ, hệ có nghiệm x0 = y0
Khi đó:
0
1 2x mx m0 (3)
Do x0 nên phương trình (3) có nghiệm
'
(3)
0
0
8 m
m m
m
Đó điều kiện cần để hệ có nghiệm
Điều kiện đủ
Với m = 0, hệ có dạng:
2
0 xy x xy y
, hệ có vơ số nghiệm thõa mãn y = -x (loại)
Với m = 8: hệ có dạng:
2
2
8( 1) 8( 1)
8( 1)
8
2 8
8 72
xy x y xy x y
x y xy y x
y x
x y x x
y x
2
x y
nghiệm
Vậy, với m = hệ có nghiệm c) Hệ phương trình đẳng cấp:
Nhận dạng: Hệ phương trình đẳng cấp bậc hai có dạng:
2
1 1
2
2 2
(1) (2) a x b xy c y d a x b xy c y d
(18)- Cách giải: + TH1: Xét x0
+ TH2: Xét x 0và đặt y tx
Chú ý: Nếu hệ có phương trình đẳng cấp vế trái ta giải
theo cách
Ví dụ 1: Giải hệ phương trình:
2 6 8 11 9 1 3 4 5 3 2 2 x xy y y xy x
TH1: x0
3 2 4 3 2 y y
( hệ vô nghiệm )
TH2: x0 đặt y tx
2 6 9 11 8 1 3 4 5 3 2 2 t t x t t x 2 1 0 2 2 1 t t t t
t y x vào 1 x2=
2 2
x y
2
t y 2x thay vào (1) x1 y2
Ví dụ 2:
Giải hệ phương trình
2
2
2 13 18
3
x xy y x x y
Giải
(19)2 2 2
2 13 18
18 13
2
x tx t x t t
t t
Thế vào (2) ta nghiệm:
27 13 13 27 19 19
18 13 13
2 x y
x y x
y x y
3 Dạng không mẫu mực:
Đối với dạng phương pháp giải cụ thể Có thể tùy trường hợp mà sử dụng phương pháp sau:
Phương pháp biến đổi tương đương Phương pháp đặt ẩn phụ
Phương pháp hàm số Phương pháp đánh giá
(20)Phương pháp chủ yếu sử dụng kĩ biến đổi đồng đặc biệt kĩ phân tích nhằm đưa PT dạng đơn giản vào phương trình đơn giản
LOẠI 1. Trong hệ phương trình bậc với ẩn x y, ta tìm cách rút
y theo x ngược lại
Thí dụ: Giải hệ phương trình
2
2
1
1
x y x y x x
xy x x
Giải.
Ta thấy x = 0 không thõa mãn phương trình (2)
Với x ≠ 0 từ (2) ta có
2
1 x y
x
, thay vào (1) ta
2
2
2
3
3
1
3
1 1
1 2 1
0( )
1 2
2
x x
x x x x
x x
x x x x
x x x x x x
x loai
x x x x x
x
Hệ có hai nghiệm (x; y) (1; -1), 2,
LOẠI 2. Một phương trình hệ đưa dạng tích phương trình bậc hai ẩn
Thí dụ: Giải hệ phương trình
2
2
2 2
xy x y x y x y y x x y
Giải.
(21)2
(1) ( )
( )( 1)
PT x xy y x y x y x y
2
x y
(điều kiện ta có x + y > 0)
⇔ x = 2y +1 thay vào phương trình (2) biến đổi ta
y1 2y 2 0 y2 (do y≥ 0)
x = 5. Hệ có nghiệm (x; y) = (5; 2).
LOẠI 3. Một PT hệ phương trình bậc hai theo ẩn, chẳng hạn ẩn y Lúc ta xem x tham số biểu diễn y qua x cách giải PT bậc hai ẩn y
Thí dụ: Giải hệ phương trình
2
2
(5 4)(4 )
5 16 16
y x x
y x xy x y
Giải.
Biến đổi PT (2) dạng
2 (4 8) 5 16 16 0
y x y x x
Coi PT (2) phương trình bậc hai ẩn y (tham số x) ta có
' 9
4 y x x
y x
Với y = 5x + 4, thay vào (1)
2
4
0
5 4
0
x y
x x x
x y
Với y = – x, thay vào (1)
4 2 5 4
0
x y
x x x
x y
Hệ có ba nghiệm (x; y) (0; 4), (4; 0), 4;0
(22)b) Phương pháp đặt ẩn phụ.
Điểm quan trọng việc giải hệ phát ẩn phụ
( , ); ( , )
uf x y v g x y có phương trình xuất trong
một số phép biến đổi đẳng thức chia cho biểu thức khác để đưa dạng đơn giản
Thí dụ 1: Giải hệ phương trình
2
1 ( )
( 1)( 2)
x y y x y
x y x y
Giải.
Ta thấy y = không thõa phương trình (1) nên
HPT cho
2
1
4
( 2)
x
y x y
x
y x y
Đặt:
2 1
,
x
u v y x
y
2 u v
uv
Giải hệ u = v = từ ta có hệ:
2 1
3
x y
x y
Hệ giải dễ dàng
Hệ có hai nghiệm (x; y) (1; 2) (-2; 5)
(23)
2
2
3
4 4( )
1
2
xy x y
x y x
x y
Giải.
Điều kiện x + y ≠ Khi ta có
2
2
3
3( ) ( )
( )
3
x y x y
x y
x y x y
x y
Đặt: u x y (u 2);v x y
x y
ta hệ
2
3 13
3 u v
u v
Giải hệ ta u2,v1(do u 2) từ ta có hệ
2 1
1
1
x y x y x
x y
x y y
x y
c) Phương pháp hàm số.
LOẠI 1. Một phương trình hệ có dạng f(x) = f(y), phương trình cịn lại giúp ta giới hạn x, y để hàm số f đơn điệu Từ suy x = y
Thí dụ: Giải hệ phương trình
3
8
5
1 x x y y
x y
Giải.
Từ phương trình (2) ta có
1,
x y
1, x y
(24)Xét hàm số f t t3 5 ,t t 1;1
có f t'( ) 3 t2 0, t 1;1 Do hàm
f(t) nghịch biến khoảng (-1;1) nên từ PT (1) suy x = y. Thay vào phương trình (2) ta x8 x4 1 0
Đặt a x4 0
giải phương trình tương ứng ta được:
4
1 5
2
a y x
LOẠI 2. Hệ đối xứng loại hai mà giải thường dẫn đến hai phương trình hệ có dạng f(x) = f(x) = f(y) f hàm đơn điệu
Thí dụ: Giải hệ phương trình
2
2
2 2
y x
x x x
y y y
Giải.
Đặt a = x – 1, b = y – ta hệ :
2
1 3
b a
a a
b b
Trừ theo vế hai phương trình ta được:
2 1 3a 1 3b
a a b b (3)
Xét hàm số f t t t2 1 3t
, có
2
1
' ln
1
t
t t
f t
t
Vì t2 1 t2 t t2 1 t 0 f t'( ) 0, t
, hàm số f(x) đồng
biến
Từ PT (3) a = b thay vào phương trình (1) ta được
2 1 3a
a a (4)
Theo nhận xét a a2 1 0
(25)
ln a a aln
Nhận thấy PT có nghiệm a =
Xét hàm sốg a lna a2 1 aln 3
có
12
' ln ln , ,
g a a
a
nên hàm số g(a) nghịch biến do
đó phương trình (4) có nghiệm a =
Từ ta có nghiệm ban đầu (x; y) = (1; 1)
c) Phương pháp đánh giá.
Với phương pháp này, cần lưu ý phát biểu thức không âm hệ nắm vững cách vận dụng bất đẳng thức
Thí dụ 1: Giải hệ phương trình
2
3
2
2
2
xy
x x y
x x xy
y y x
y y
Giải.
Cộng theo vế hai phương trình hệ ta được:
2
3
2
2 9
xy xy
x y
x x y y (1)
Ta có 3 x2 2y 9 3x 12 8 2
3
2
2
2
2 9
xy xy
xy
xy
x x x x
Tương tự
2
xy
xy
y y mà theo bất đẳng thức Cauchy
2 2
x y xy
(26)Dấu xãy xx y y 10
thử lại ta nghiệm hệ (0; 0) (1; 1)
Thí dụ 2: Giải hệ phương trình
3
3
2
y x x x y y
Giải. Hệ cho tương đương với
2
2
2 2
y x x
x y y
Nếu x > từ (1) suy y – < điều mâu thuẫn với PT (2) có (x – 2) (y – 2) dấu
Tương tự với x < ta suy điều vơ lí Vậy nghiệm hệ x = y =
B HỆ PHƯƠNG TRÌNH BA ẨN
I Hệ phương trình bậc ba ẩn
1) Định nghĩa: hệ phương trình bậc ba ẩn hệ phương trình có dạng:
1 1
2 2
3 3
a x b y c z d a x b y c z d a x b y c z d
2) Phương pháp giải :
o Tìm cách khử phương pháp
o Dùng quy tắc tam giác tam
giác
Ví dụ 1: giải hệ phương trình:
2
2
2
x y z x y z
x y z
(*)
(27)Thế vào hai phương trình cịn lại ta được:
2
2
x y x y
Giải hệ phương trình ta
3 x y
Từ suy z2
Vậy hệ phương trình có nghiệm
1 x y z
C2: ta biến đổi phương trình sau: (*)
2 2
2 2
1 2
x y z x y z x y z x
x y z y z y z y
y z y z z z
3)Hệ lặp ẩn
a) Định nghĩa:
Hệ lặp ẩn hệ có dạng:
( ) ( ) ( ) x f y y f z z f x
b) Phương pháp giải:
B1: tìm tập giá trị hàm f(t), giả sử tập I x, y, z, f(x), f(y)=f(f(x)), f(z)=f(f(f(x))) I
B2: khẳng định hàm số f(t) đơn điệu I giả sử f(t) đồng biến ta chứng minh f(x)=x:
Thật vậy, từ hệ ta có: x=f(f(f(x))) f(x) đồng biến I đó: Nếu
( ) ( ( )) ( ) ( ( ( ))) ( ( )) ( ) ( ( ( )))
f x x f f x f x f f f x f f x f x x f f f x x
(28)Nếu
( ) ( ( )) ( ) ( ( ( ))) ( ( )) ( ) ( ( ( )))
f x x f f x f x f f f x f f x f x x f f f x x
mâu thuẫn với hệ
Do f(x) = x. từ tìm nghiệm hệ
Ví dụ: giải hệ phương trình:
sin sin sin
x y
y z
z x
Xét hàm số: f(t) =sinx Khi hệ có dạng:
( ) ( ) ( ) x f y y f z z f x
Hàm số f(t) đồng biến ( , )
2
hàm f(t) đồng biến I
Chứng minh ta f(x)=x
Do f x( ) x x sinx0
Xét hàm số g(x)=x-sinx có miền xác định D=R và đạo hàm
' 1 cos 0,
g x x D hàm số đồng biến D
Từ đó:
+ với x=0, ta có g(0)=0 phương trình (*) nghiệm đúng
+ với x>0, ta có g(x)>g(0)=0 phương trình (*) vơ nghiệm
+ với x<0, ta có g(x)<g(0)=0 phương trình (*) vơ nghiệm
Vậy phương trình có nghiệm x=0
Vậy nghiệm hệ là: x=y=z=0
II Hệ phương trình ẩn bậc cao:
Đối với hệ phương trình chủ yếu dùng phương pháp đánh giá biến đổi đại số
Ví dụ 1:
Giải hệ phương trình:
2 2
2
1
2 2
x y z
x y xy yz zx
(29)Giải:
Phương trình viết lại dạng:
2 2
2
1
( ) ( )
x y z
x y z x y
Từ phương trình thứ ta được: 1 z (1)
Từ phương trình thứ hai: x - y tồn tại z21 0 z 1 (2)
Kết hợp (1) (2) ta z1
Với z = hệ phương trình có dạng:
2 0 0
1
x y x y
y x x y
vô nghiệm
Với z = -1 hệ phương trình có dạng:
2 0 0
1
x y x y
y x x y
vơ nghiệm
Vậy hệ phương trình vơ nghiệm
Ví dụ 2:
Giải hệ phương trình:
2 2
6 14 x y z
xy yz zx x y z
Giải:
Phương trình viết lại dạng:
2
6
7
14
( ) 2( ) 14
x y z x y z
xy yz zx xy yz zx
xy yz zx x y z xy yz zx
Trừ hai vế phương trình cuối ta zx=2
Vậy hệ trở thành: ,
( )
x y z
y z x y z x
nghiệm phương trình:
2 6 9 0 3 3
t t t y z x
(30)3 x z xz
x,z nghiệm phương trình:
1 1
2
2 2
1& 3&
3
2 & 3&
x y z
t t t
t x y z
Vậy hệ phương trình có hai nghiệm ( , , ),( , , )x y z1 1 x y z2 2
* Đối với hệ lặp ẩn bậc cao ta có cách giải tương tự
Ví dụ :
Giải hệ phương trình :
Giải :
Xét hàm số f Khi hệ có dạng:
Hàm f có tập giá trị I = Hàm đồng biến t >
Ta chứng minh f Thật vậy, từ hệ có đồng
(31)Nếu
Nếu
Do đó,
Vậy nghiệm hệ: x = y = z =
(32)A KHÁI NIỆM
I Khái niệm bất phương trình ẩn: Định nghĩa:
Cho hai hàm số y = f(x) y = g(x) có tập xác định Df Dg.
Đặt D = Df Dg
Mệnh đề chứa biến có dạng f(x) < g(x), f(x) > g(x), )
( ) (x g x
f , f(x)g(x) gọi bất phương trình ẩn; x gọi ẩn số
(hay ẩn) D gọi tập xác định bất phương trình
Số x0D gọi nghiệm bất phương trình f(x) < g(x) f(x0) <
g(x0) mệnh đề
Khái niệm “nghiệm” định nghĩa tương tự cho trường hợp lại
II Khái niệm hệ bất phương trình ẩn, hai ẩn:
Hệ bất phương trình ẩn hệ có dạng sau:
) ( ) (
) ( ) (
) ( ) (
2
1
x g x f
x g x f
x g x f
n n
Hệ bất phương trình hai ẩn hệ có dạng sau:
) , ( ) , (
) , ( ) , (
) , ( ) , (
2
1
y x g y x f
y x g y x f
y x g y x f
(33)B PHÂN LOẠI VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI HỆ BẤT PHƯƠNG TRÌNH.
I Hệ bất phương trình ẩn:
1 Hệ gồm có bất phương trình bậc nhất:
Hệ bất phương trình bậc ẩn hệ phương trình có dạng sau:
3 2
1
) (
) (
) (
k x f
k x f
k x f
n
trong fi(x) = aix + bi , ai, bi, ki số
Phương pháp giải:
Cách 1:
- Ta giải bất phương trình hệ
- Giao tất tập nghiệm tìm bất phương trình để nghiệm hệ bất phương trình cho
Cách 2:
Tìm nghiệm bất phương trình, sau kiểm tra khoảng nghiệm vừa tìm theo bất phương trình lại (xét chiều biến thiên hàm số để xét dấu khoảng nghiệm nói trên)
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Với giá trị m bất phương trình sau có nghiệm:
1 ) (
3 2 6
x m x m
m x mx
Giải:
(34)
1 )1
(
6 3 )2 (
2
m x m
m x m
(I)
Ta lập bảng xét dấu m -2 m – 1, ta bảng xét dấu sau:
m - +
m – - + +
m – - - +
Xét trường hợp: Trường hợp 1: m <
(I) 1 3
1 3
m x
mx x
Vậy hệ có nghiệm (m+1; 3) Trường hợp 2: m =
(I)
0 0
3
x x
vô nghiệm Trường hợp 3: < m <
(I)
1 3
m x x
x < m+1 ( < m < 2 < m + < 3)
Vậy hệ có nghiệm (- ; m+1)
Trường hợp 4: m =2
(I)
0 0
3
x x
(35)(I) 3 1
1 3
mx
mx x
Vậy hệ có nghiệm (3; m+1)
Kết luận: Hệ có nghiệm với m 1, m 2
Ví dụ 2:
Với giá trị m hệ sau có nghiệm nhất:
0 1
0 2 2 3
m mx
m x
Giải:
Ta đặt theo thứ tự hai bất phương trình bất phương trình (1) (2) Ta giải bất phương trình:
(1)
3 2
m
x
(2) mx1 m (3)
Xét trường hợp:
Trường hợp 1: m = (3) Vậy bất phương trình có với x
Khi nghiệm hệ là: x 32
Trường hợp: m > (3) x1mm
Khi nghiệm hệ ;1 )
3 2 min(
m m m
x
Trường hợp 3: m < (3) x1mm
Khi để hệ có nghiệm thì:
2
3 2
m m
(36)Kết luận: hệ có nghiệm m 23 Ví dụ 3:
Tìm nghiệm ngun hệ:
25 2 2
3 8
7 4 7 5 6
x x
x x
Giải:
25 2 2
3 8
7 4 7 5 6
x x
x x
} 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4{ 4
47 14 44
x
x x
Bài tập làm thêm:
Với giá trị m hệ sau có nghiệm nhất:
0 1 2
0 1
2 m mx
m x
2 Hệ gồm bất phương trình phương trình bậc hai:
Hệ gồm bất phương trình bậc phương trình bậc hai hệ có
dạng:
0 ) (
0
2
x f
c bx ax
(1)(2)
Phương pháp giải:
(37)- Xét nghiệm tìm bất phương trình cịn lai để kết luận nghiệm hệ
Ngồi ra, ta cịn sử dụng số phương pháp như:
1 Sử dụng định nghĩa
Ta thường thực theo bước:
Bước 1: Giải (2), giả sử tìm tập nghiệm X2
Bước 2: Khi đó:
Để hệ vơ nghiệm phương trình (1) vơ nghiệm có nghiệm
đó khơng thuộc X2
Để hệ có nghiệm phương trình (1) có nghiệm thuộc X2
Để hệ có k nghiệm phương trình (1) có k nghiệm thuộc X2.
Để hệ có nghiệm phương trình (1) có nghiệm
thuộc X2
2 Phương pháp đồ thị
3 Phương pháp điều kiện cần đủ
Phương pháp thường tỏ hiệu cho lớp toán với yêu cầu: + Tìm điều kiện tham số để hệ có nghiệm
+ Tìm điều kiện tham số để hệ có nghiệm với giá trị tham số
Khi ta thực theo bước sau:
Bước 1: Đặt điều kiện để biểu thức hệ có nghĩa
Bước 2: Tìm điều kiện cần cho hệ dựa việc đánh giá tính đối xứng hệ
Bước 3: Kiểm tra điều kiện đủ
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
(38)
0 2
0 6 5 )2 (2
2
x x
m x m x
Giải:
Giải bất phương trình, ta được: < x < Đặt f(x) = x2 – 2(m+2)x +5m +
Hệ có nghiệm phương trình bậc hai có nghiệm thuộc (0; 2), ta xét trường hợp sau:
TH1: f(x) = 0 có nghiệm kép thuộc (0; 2)
1
)2,0( 2
0'
S m
TH2: f(x) = 0 có nghiệm khơng, nghiệm cịn lại thuộc (0; 2)
5 6 )2;0( 0)0(
m
S f
TH3: f(x) = 0 có nghiệm 2, nghiệm lại thuộc (0; 2)
)2; 0(
0 )2( S
f
vơ nghiệm
TH4: f(x) = có nghiệm thuộc (0;2)
5
0 ) ( )
(
f f m
Kết luận: 2m 56 m = -1 Ví dụ 2:
(39) 0 10 4 4 0 2 m x x x m x x Giải:
Điều kiện cần: Biến đổi dạng:
010 )2( 0) 2( 0) 2( 10 )44 ( 2 2 22 m xx m xx m xx m xx x (I)
Nhận xét hệ có nghiệm x0 thì:
010 )2( ]2) 2[( 0 )2 ](2) 2[( 010 )2( 0 )2( 2 0 2 0 0 0 2 0 2 0 00 m x x mx x m xx m xx
Tức - x0 nghiệm hệ, có nghiệm khi: x0= 2-x0
1
0
x
Khi đó: (I) 1
09 0 1 m m m
(40)(I)
0)32 )(32( 1 09)2( 1 094 4
012
2 2 22 23
4 2
xxx x x xx x xxx xx
1
x
Vậy với m =1 phương trình có nghiệm
3 Hệ gồm bất phương trình bậc bất phương trình bậc hai:
Hệ gồm bất phương trình bậc bất phương trình bậc hai hệ có dạng:
2 0
0 ax bx c mx ny
Phương pháp thường dùng xét dấu nhị thức bậc tam thức bậc hai
Ví dụ 1: cho hệ bất phương trình:
2 4 3 0
2
x x x
lập bảng xét dấu:
x -
2
+
-x2+4x-3 - - 0 + 0
2x+5 - + + +
Dựa vào bảng xét dấu, ta có nghiệm hệ là: 5,1 3,
2
(41)Hệ gồm hai bất phương trình bậc hai hệ có dạng:
0 0
2 2
1
c x b x a
c x b x a
Phương pháp giải:
Các phương pháp thường áp dụng là:
1 Sử dụng định nghĩa
2 Phương pháp đồ thị
3 Phương pháp điều kiện cần đủ
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Cho hệ:
0 14
8
3 3 4
2
m x
x x x
Với giá trị m thì:
a Hệ vơ nghiệm
b Hệ có nghiệm
c Hệ có nghiệm đoạn trục số có độ dài
Giải:
Đặt bất phương trình hệ là(1) (2) Gọi X1 X2 tập nghiệm (1) (2)
(1) 1x3 tập nghiệm (1) X1 = [1; 3]
Xét bất phương trình (2): ' = – m
+ Với '< m >
(2) vô nghiệm hệ vô nghiệm + Với '= m =
(2) có nghiệm x = 4, không thuộc X2
(42)+ Với '> m <
(2) có tập nghiệm X2 = [4 - 2 m;4+ 2 m]
a Hệ vô nghiệm khi:
X1 X2 = 0
1
4
2
m m
m
Kết hợp điều kiện xét, 1< m < Vậy hệ vô nghiệm 1< m <
b Hệ có nghiệm khi:
X1 X2 = {x0}
1
4
2
m m
m
Vậy hệ có nghiệm m =
c Vì 4+ 2 m > nên hệ có tập nghiệm đoạn trục số có độ
dài 4+ 2 m = m = -
Vậy hệ có nghiệm đoạn trục số có độ dài m = -
Ví dụ 2:
Giải hệ bất phương trình sau:
2
3
5
3 10
x x
x x x
(1)(2)
Giải:
(1) - < x <-1 (3)
Xét hàm số f(x) =
3 10
x x x khoảng (3)
f’(x) = 3x2 6x 9
f’(x) =
3 x x
Hàm số f(x) liên tục (3), f(-4) = 10, f(-1) = f(-3) = 17 nên f(x) >1>0 x thuộc (3) nghiệm
Vậy - < x <-1 nghiệm hệ
Ví dụ 3:
(43)
0 7 20 3
0 18 13 2
2
x x
x x
Giải:
2x2-13x+18 =
2 x x
,
3x2-20-7 =
7 x x
Ta lập bảng xét dấu:
x - 13
+
2x2-13x+18 + + 0 - 0 + +
3x2-20-7 + 0 - - - 0 +
Từ bảng xét dấu, nghiệm hệ là: ;7)
2 ( ) ;
(
5 Hệ bất phương trình phức hợp:
Phương pháp giải
Với hệ phức hợp, cần vận dụng khéo léo phương pháp đại số, hàm số để đưa toán dạng biết cách giải
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Tìm m để hệ sau có nghiệm:
0 1 ) 2( 2
0 1 2
2
x m x
x x x
(1)(2)
(44)(1)
2
x x x
2
1
0 (1 )
x
x x x
2
x
Đặt f(x) = x2 2(m 2)x 1
Nhận xét: xlim ( ) f x
Do ln x02 để f(x0) > hệ có nghiệm với m
II Hệ bất phương trình hai ẩn:
Để đơn giản trình nghiên cứu, ta xét hệ bất phương trình bật hai ẩn:
1 Hệ gồm có bất phương trình bậc nhất:
Hệ gồm có bất phương trình bậc hai ẩn hệ có dạng:
3 2
1
) , (
) , (
) , (
k y x f
k y x f
k y x f
n
fi(x) = aix + biy , ai, bi, ki số
Phương pháp giải:
Biểu diễn nghiệm bất phương trình mặt phẳng toạ độ kết hợp nghiệm
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Giải hệ phương trình:
0 2 0
y y x
y x
(45)Nghiệm hệ cặp (x; y) thoả mãn ba bất phương trình hệ Ta tìm nghiệm bất phương trình:
Nghiệm x – y > phần mặt phẳng phía đường thẳng x – y = Nghiệm x + y < phần mặt phẳng phía đường thẳng x+y – = Nghiệm x – y < phần mặt phẳng phía đường thẳng y =
Nghiệm hệ phần mặt phẳng tam giác OAB
2 Hệ gồm bất phương trình bậc hai hai ẩn:
Hệ bất phương trình bậc hai hai ẩn hệ tạo bấc phương trình bậc hai x, y
Phương pháp:
Ta thường sử dụng phương pháp đồ thị
Bài tập áp dụng:
Ví dụ: Giải hệ bất phương trình:
2
2
( 1)
4
x y
x y
((12))
Giải:
O A
B
2
1 -2
1 2
=1
(46)-Nghiệm 2
(x1) y 1 phần mặt phẳng phía đường trịn
Nghiệm x2 4y2 4
phần mặt phẳng phía elip
Nghiệm hệ phần biểu diển hình vẽ
3 Hệ bất phương trình trị tuyệt đối:
Phương pháp giải:
Có thể giải phương pháp: Biến đổi tương đương, đặt ẩn phụ, đồ thị, điều kiện cần đủ
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Giải hệ bất phương trình phương pháp biến đổi tương đương:
2 | |
1 1
2
2
y x
y x
((12))
Phương pháp: Việc lựa chọn phương pháp biến đổi tương đương để giải bất phương trình trị tuyệt đối chứa tham số thường thực theo bước: Bước 1: Đặt điều kiện để biệu thức hệ có nghĩa
(47)Bước 3: Giải biện luận theo phương trình nhận Bước 4: kiểm tra tính hợp lệ cho nghiệm tìm
Giải:
Giải phương trình hệ ta được:
2 2 1 1 1 1
1 2 2 2
x y x x y x y
x (3)
Thay (3) vào (2) ta được:
|2x – 2| 4
x x x
nghiệm hệ là:
1 )1 (
2 0
2
x y
x
4 Hệ bất phương trình thức:
Phương pháp giải:
Hệ bất phương trình thức giải phương pháp như: Phương pháp biến đổi tương đương, phương pháp đặt ẩn phụ, phương pháp đồ thị, phương pháp điều kiện cần đủ:
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Xét định giá trị m để hệ bất phương trình sau vơ nghiệm:
y x
m x m
y x
1 2 1 3 1
1 1
1
2 (I)
Giải:
(48)Đặt: ,, 0 1 1 vu y v x u
Khi hệ biến đổi dạng:
2)23 ( 10 )1(23 1 23 1 2 2 2 umm u umuu m vv vmuum vu
Giải bất phương trình cách xét trường hợp:
TH1:
2 1 0 2 3 m m m m
Khi đó: 0u > (vô nghiệm)
hệ vô nghiệm
TH2:
2 1 0 2 3 m m m m Khi đó: 2 m m u
Muốn hệ vơ nghiệm thì:
2
1 2
m
m m
kết hợp với điều kiện xét, ta được: m m
TH3: 2
m m
m
(49)Kêt luân: < m <
Ví dụ 2:
Tìm a để bất phương trình sau có nghiệm nhất:
a x y
a y x
1 1
Giải:
Điều kiện: x,y 0
Điều kiện cần: Giả sử hệ có nghiệm (x0; y0) x0,y0 0, từ đó:
1 1
1 1
0
0
x y
y x
nếu a < 1 hệ vô nghiệm
1
a : hệ có nghiệm
Điều kiện đủ: Xét hai trường hợp Với a = 1:
0 1 1
1 1
y x x y
y x
hệ có nghiệm
Với a > 0 xét cặp nghiệm hệ có x = 0 hệ có dạng:
}1, )1 min{( 0 1
)1( 1
1 22
2 2
a a y ay
ay a y
ay
Hệ vô số nghiệm
(50)Ví dụ 3:
Giải hệ bất phương trình:
1 2
1 2
y x
x y
Giải:
Điều kiện: x,y 0
Cộng theo vế hai bất phương trình, ta được:
1 0
1 0 1 0
)1 ( )1 ( 2 )
(2 2
x y
y x y
x y
x y x
Thay x = y =1 vào hệ (thỗ)
5 Hệ bất phương trình mũ, logarit:
Phương pháp giải:
Hệ bất phương trình mũ, logarit giải phương pháp như: Phương pháp biến đổi tương đương, phương pháp đặt ẩn phụ, phương pháp đánh giá:
Bài tập áp dụng: Ví dụ 1:
Giải hệ bất phương trình:
y y y
x
y y y x
2 2 1 2
1 2 2 2 2
((12))
(51)Điều kiện:
2
0 12 12 0)12(2 12 022 021
x y
x y xy y yyx y
(2) 0
02 1
12 1 2
21
2
yx
y x y
y x
Thay kết vào (2), thoả
Kết luận: hệ có nghiệm x = y =
Ví dụ 2:
Giải hệ bất phương trình:
0 ) 2 2( log
1 2 2 2
2
y x
y x
(I)
Giải:
Đặt
y x
u u
2 2
(52)Khi đó: (I) 1 2 0 ) ( log 2 2 v u v u 1 2 0 | | log 2 v u v u 1 2 1 | | 0 2 v u v u ) ( ) ( (2) 32 1 )1( 2 01 2 2 2 2 2 vv u v v u v
(3)
Bằng cách thay (3) vào (2), ta được:
10 2 3 log 221 2 3 2 21 2 3 1|32| 032 2 y y v v v v y y
Nghiệm hệ:
) ( 2 log 2 y x y y
C.Giải toán cách đưa hệ bất phương trình ẩn:
I Phương trình, bất phương trình chứa trị tuyệt đối:
(53)Sử dụng định nghĩa:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) f x
f x g x f x g x
f x
f x g x
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) f x g x f x g x
f x g x
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
f x g x g x f x g x
Có thể sử dụng tính chất sau:
0
a b a b ab
a b =a b
0 a b
a b =a b
0 a b
( )
a b a b b a b
a b a b với a,b
0
a b a b ab
a b a b với a,b.
( )
a b a b b a b
2 Bài tập áp dụng:
Ví dụ 1: giải phương trình: x2 4x 3 x2 4x 3
Ta biến đổi phương trình dạng:
2 2
4 ( 3) ( )
x x x x x x x x
2
4 3
0 4
4
x x x x x
x x
x x
Ví dụ 2: giải bất phương trình: x2 2x 3 3x 3
(54)Ta biến đổi bất phương trình dạng:
-3x+3
2
2
6
2 3
5
x x
x x x x
x x
Ví dụ 3: giải bất phương trình: 2x2 3x 1 2x2 5x 2x 1
Ta biến đổi bất phương trình ban đầu dạng:
2 2
2
2 (2 1) (2 )
1 (2 )(2 1)
5
2
x x x x x x x x
x x x x
x
Vậy bất phương trình có nghiệm là: ( , 1) ( ,5 )
2
II Phương trình, bất phương trình chứa thức
1 Phương pháp:
Sử dụng phép biến đổi
2
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) f x g x f x g x
g x f x g x
f x g x f x f x g x h x g x
f x g x f x g x h x
2
( ) ( ) ( )
0 ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) g x
f x g x
f x g x g x
f x f x g x
g x
f x g x
2 Bài tập áp dụng
(55)Phương trình viết lại: x4 2 x 1 x
2
1
4 4
2
1
2
1
(1 )(1 ) (2 1) (1 )(1 )
x x
x
x x
x x x
x x x
1 0
2
2 x x x x x x x
vậy phương trình có nghiệm x=0
Ví dụ 2: giải bất phương trình:2x 5 x2 4x 3
Bất phương trình tương đương với:
2
2
2
5
2 2
1
4
5
2
2 (2 5)
5 24 28
x x
x x x
x x
x x x
x x 14 1 14 x x x x
Vậy bất phương trình có nghiệm 14
5 x
Tài liệu tham khảo:
Tuyển chọn 400 toán Đại Số 10 (Ban khoa học tự nhiên) Hà Văn
Chương
Sách Giáo Khoa Đại Số 10 (Nâng Cao) – nhà xuất giáo dục
(56) Chuyên đề luyện thi đại học Hình Học Khơng Gian – Trần Văn Hao –
nhà xuất giáo dục
Toán học tuổi trẻ - nhà xuất giáo dục
Đại số sơ cấp – nhà xuất đại học sư phạm