HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: (1,5 điểm)
Cho biểu thức 3 1 1 1 : 3
1 1 1 2
x x x x x
P x x x x x x
với x0 và x1. Rút gọn biểu thức P và tìm tất cả các số tự nhiên x để giá trị biểu thức 2 3
2 x P
P
là số nguyên tố.
Lời giải:
Điều kiện xác định : x0và x1. Ta có:
3 1 1 1 : 3 2 3 . 2
2 3
1 1 1 1
x x x x x x x x x x
P x x x x x x x x
1 3 . 2 2
3 1
1 1
x x x x
P x x x x x x
.
Thay 2
1 P x
x x
vào biểu thức 2 3
2 x P
P
ta được:
2 3
2 3. 1
2 3 1 1 2
2 2. 2 1 2 1 2
x x
x P x x x x x x
P x
x x x x
.
Do biểu thức 2 3 2 x P
P
là số nguyên tố nên 2 2
x x cũng là số nguyên tố
Ta đặt: 2
2
x x p
(p là số nguyên tố)
x1
x 2
2p.Để ý: x 2 x1.
Do đó sẽ có hai khả năng: 1 1
0, 1
2 2
x x p
x p
hoặc 1 2
0,(2, ) 1, 2
2
x x p p
x p
.
Khả năng 1: 1 1 4
2 2 2
x x
x p p
(nhận).
Khả năng 2: 1 2 4
2 5
x x
x p p
(nhận).
Vậy 2
1 P x
x x
và khi x4 và x9 thì 2 3 2 x P
P
là số nguyên tố.
Câu 2: (1,5 điểm)
a) Cho phương trình (5m x) 2 (n 3 )m x 5 m 0, với m và n là các tham số. Tìm tất cả các cặp số nguyên ( ; )m n sao cho phương trình đã cho có nghiệm kép.
b) Trong mặt phải tọa độ Oxy, cho parabol ( ) : 2 2
P y 3x , với O là gốc tọa độ. Tìm tọa độ hai điểm A B, trên P sao cho tam giác OAB vuông tại O và khoảng cách từ O đến AB lớn nhất.
Lời giải:
Điều kiện xác định: m5
Ta có: (n 3 )m 24(25m m 2).
Để phương trình có nghiệm kép thì: 0 (n 3 ) 4(25m2 m2) 0 (n 3 ) 4(25m2 m2) (*) 25 m2
là số chính phương.
Xét a0 thì 5 và 15 5 và 15
m n
m n
.
Xét a1 thì m224 mà 24 không phải là số chính phương nên vô lí.
Xét a24 thì m221 mà 21 không là số chính phương nên vô lí.
Xét a2 9 thì m216 nên 4 và 12 4 và 12
m n
m n
.
Xét a2 16 thì m29 nên 3 và 9
3 và 9
m n
m n
.
Xét a2 25 thì m20 nên m0 và n0.
Vậy để các cặp số nguyên m n, thỏa đề là: ( ; ) (3;9) ( 3; 9) (4;12) ( 1; 12) (0;0)m n . Câu 3: (2 điểm)
a) Giải phương trình x210x 11 4 2x 1 0.
b) Giải hệ phương trình 224 1423 312 2 2 90 2 66 0
2 2 ( 1)( 2) 0
x x y y xy
x y x y y y y
.
Lời giải:
a) x210x 11 4 2x 1 0. Điều kiện: 1
x2.
Phương trình (*) tương đương với: (x4)2
2x 1 2
22
2
2 0
( 2) 2 1
4 2 1 2 2 2 1 3 6
6 0
4 2 1 2 6 2 1 7 14
(6 ) 2 1
x
x x
x x x x x
x x x x x x
x x
.
Vậy phương trình đã cho có tập nghiệm: S
3 6;7 14
.b) Giải hệ phương trình 224 1423 312 2 2 90 2 66 0 (1)
2 2 ( 1)( 2) 0. (2)
x x y y xy
x y x y y y y
Xét phương trình (2) ta có: x y2 2x22y2 (y 1)(y2 y 2) 0
2 2 2 2 2 3 1 1 0
x y x y y y
x y2( 2) y y2( 2) y 2 0 (x2y21)(y 2) 0 Vì x2y2 1 0 y 2
Thay vào (1) ta được: 2x414x y3 31x y2 290xy66 0
4 3 2
2x 28x 124x 180x 66 0
x414x362x290x33 0
4 14 3 62 2 90 33
x x x x
x48x311x26x348x266x3x224x33 0
2( 2 8 11) 6 ( 2 8 11) 3( 2 8 11) 0
x x x x x x x x
(x28x11)(x26x 3) 0
2 2
8 11 0
6 3 0
x x x x
.
Tự giải phương trình bậc hai ra được các cặp số x y, thỏa đề là :
( ; )x y 4 5;2 , 4 5;2 , 3 6;2 , 3 6;2 Câu 4: (2 điểm)
a) Tìm tất cả các cặp số nguyên ( ; )a b thỏa mãn a3(b2a b) 5.
b) Cho phương trình x22x k 2 3k 9 0, với k là tham số. Khi phương trình đã cho có hai nghiệm x x1, 2 hãy tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức Q x12 x2 x k1 10 x222x21.
Lời giải:
a) Tìm tất cả các cặp số nguyên ( ; )a b thỏa mãn a3(b2a b) 5.
Ta cĩ: a3(b2a b) 5a3 b3 ab5 (*) (a b a )( 2ab b 2)ab5. Trường hợp 1: a b
ab 5 a2ab b 2a2b2 5
2, 1 (lấy) 1; 2 (loại)
1; 2 (lấy)
2; 2 (loại)
a b
a b
a b
a b
.
Trường hợp 2: a b
Gọi d ( , )a b thì ta cĩ: 1 1 2 2 1
2
( , ) 1 và
a dm m m m m
b dm
.
Thay vào (*) ta được: d m3 31d m3 32 d m m2 1 25d m2( 13m23 m m m1 2) 5
2
3 3
1 2 1 2
1
( 5
d
m m m m
. Từ đây ta sẽ cĩ được: m13m32m m1 25
Nếu m m1 20 thì m13m32 (Vơ lí) Do đĩ m m1 20 hay a0 và b0 Ta lại cĩ: a3(b2a b) 5
VT < 0 mà VP > 0 do đĩ trường hợp này khơng cĩ cặp số nguyên ( ; )a b thỏa để Vậy cặp số nguyên ( ; )a b thỏa để là ( ; ) (2;1) ( 1; 2)a b
b) 1 (k2 3k 9) 0 k2 3k 10 0(k5)(k 2) 0 2 k 5. Theo định lí Vi-ét: 1 2 2 2 2
1 2
2 2
3 9
x x x x
x x k k
Thay Q vào ta được: (2x)2 x2 (2 x2) k 10 (x1)2
2 2
2 2 2 1 11 ( 2 1) 11 2 3
x x k x
. Vậy Qmin 3 khi k 2 và x1x21.
Ta xét: x12 x2 x1 k 10x122x1(x1x2) k 10 Vìx1 là nghiệm của phương trình x122x1 9 3k k 2 Thế vào trên 9 3k k 2 2 k 10 k2 4k21
Xét x222x21 tương tự như thế x2 cũng là nghiệm của phương trình
2 2 2
2 2 2 1 10 3
x x k k
Q k2 4k21 k k23 10 (5 k k)( 2) (7 k k)( 3) (5 k k 3)(k 2 7 k) 6 2
6 2 Q
Vậy Qmax 6 2 khi 29 k17 . Câu 5: (1,5 điểm)
Cho đường trịn ( )O bán kính R và điểm A nằm trên đường trịn. Đường trịn ( ; )A R cắt đường trịn ( )O tại hai điểm B và C. Gọi M là trung điểm của AB, tia MO cắt ( )O tại điểm D. Tia BO cắt AD tại E và ( )O tại điểm thứ hai là F. Tính độ dài đoạn thẳng DE và diện tích tứ giác ACFE theo R.
Lời giải:
Ta có: AO AC OC AOC đều mà AOF2ABF2.60120 COF đều AOFC là hình thoi, AF cắt OC thì I là trung điểm AF .
Ta có: cos. sin 60 . 3 3
AI AOI AO R 2 RAF R
1 . 3 2
2 2
SAOFC OC AF R
Ta có: 1 . 1 .
2 2
AOE ABE ABO
S S S BH AE OM AB 1.sin 75 . ( ) 1sin 60 . .
2 AB AH HE 2 OB AB
2 2
1.sin 75 . (cos75 . sin 75 . ) 3
2 R AB AB 4 R
2 2
1.sin 75 . (cos75 sin 75 ) 3
2 R 4 R
2 2
3 3 1sin 75 (cos75 sin 75 )
4 2
AEFC AFOC AOE
S S S R R
.
Ta có: EOD∽EDBED2EO EB. .
Ta có: OA OB AB OAB đều nên BOA60 BDA30
180 180 60 180 30 45
BEA OBA DAB 2
Kẻ BH⊥AE BHE vuông cân BE BH . 2
Ta có: sin sin180 30 sin 75 sin 75 . sin 75 .
2
BAH BH BH AB R
AB
2 sin 75 . 2 sin 75 1
BE R EO BE R R
2 sin 75 2( 2 sin 75 1)
ED R
.
Câu 6: (1,5 điểm)
Cho tam giác ABC chọn AB AC , trực tâm H và nội tiếp đường tròn ( )O . Gọi M là trung điểm của BC và K là hình chiếu của H trên AM. Tia AM cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác BKC tại điểm thứ hai là
N. Chứng minh rằng tứ giác ABNC là hình bình hành.
Lời giải:
Cần chứng minh ABNC là hình bình hành cần chứng minh MA MN Ta có: BKCN nội tiếp MK MN MB MC MC. . 2.
Thật vậy, gọi A B1, , và 1 C1 lần lượt là chân đường cao từ A B C, , lên BC AC AB, , Ta có: BB C1 vuông có M là trung điểm BC nên MB MC MB 1.
Suy ra cần chứng minh MB12 MK MA. .
Ta có: AHKB1 nội tiếp
AKG AB H1
AKB1AHB1 .1 1
A HB C nt AKB1AHB1B CM1 MB C1 180AKB1180MB C1
1 1
MKB MB A
1 1 .
MKB MB A MK MA
∽ , suy ra điều phải chứng minh.
------