IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
PHƯƠNG TRÌNH ĐẠI SỐ GVBM : ĐOÀN NGỌC DŨNG
B. HÀM ĐẶC TRƯNG
BÀI 6 : Giải các phương trình sau :
1)
Điều kiện :
x 2
0 x 2 x0 1 x
0 x
Nhận xét x = 2 không phải là nghiệm của phương trình do đó x > 2.
Ta có: (*) x
x 21(x1) (x1)2 1Đặt u u 1 v v 1 f(u) f(v)
) 2 x do ( 1 1 x v
) 2 x do ( 1 x
u 2 2
Xét hàm đặc trưng f
t t t2 1 với t (1 ; +)
01 t
t 1 t 1 t 2
t 1 2
t '
f 2
2
2
, t > 1 f(t) là hàm đồng biến t > 1
Do đó :
25 x 3
2 5 x 3
2 5 x 3
1 x 2 x x
1 1 x
x x v u v f u
f 2
nhận loại
2)
Tập xác định : D = R.
* 2x33x13 2x3 3x1x2 23 x22
3 2x33x1
3 3 2x33x1
3 x22
33 x2 2 f
3 2x33x1
f 3 x2 2 1
Xét hàm số f(t) = t3 + t trên R có f’(t) = 3t2 + 1 > 0, t R
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R. (2)
Từ (1), (2) suy ra : f
3 2x33x1
f3 x2 2
3 2x33x13 x2 2 2x3x2 3x10
2x1
x2 x1
0x21x12 5
Kết luận : Các nghiệm cần tìm của phương trình là
2 x1,
2 5 x1 .
3)
Điều kiện : x 2Đặt v u 3x x 2
0 2 x v
0 x 2 x
u 2 2
Hoặc đặt: u u v v f(u) f(v)
0 2 x v
0 x 2 x
u 2 2 2
Khi đó (1) x22x x2 2x x2x2 u u vvf
u f v Xét hàm đặc trưng : f
t t t với t 0
1 0t 2 t 1 '
f t 0 f(t) là hàm đồng biến t 0
Do đó :
x 2 nhận
loại 1
0 x 2 x x 3 v u v f u
f 2
Vậy phương trình đã cho có nghiệm x = 2.
4)
Điều kiện : x 1 2
Ta có : 4x3 x (x 1) 2x 1 0 (nhân thêm cho 2 do thấy trong căn có 2x + 1)
33 3 3
8x 2x (2x 2) 2x 1 0 (2x) 2x [(2x 1) 1] 2x 1 (2x) 2x 2x 1 2x 1
(1)
Đặt u 2x 0 u3 u v3 v f (u) f (v)
v 2x 1 0
Xét hàm đặc trưng : f t
t3 t với t 0 f ' t
2t2 1 0, t 0 f(t) là hàm đồng biến t 0Do đó : f u
f v u v 2x 2x 1 x 0 2 x 202x 1 4x 4x 2x 1 0
x 0
1 5
1 5
x 2 x
2
1 5
x 2
Vậy phương trình đã cho có nghiệm x 1 5
4
.
5)
Điều kiện : 9 x 1
*
9x1
32 9x1
2x1
32
2x1
f
9x1
f
2x1
1Xét hàm số f(t) = t3 + 2t trên R có f’(t) = 3t2 + 2 > 0, t R.
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R. (2)
Từ (1), (2)
8 137 x 13
1 x 2 1 x 9 1
x 2 f 1 x 9
f
Kết luận : So với điều kiện, phương trình có nghiệm là
8 137
x13 .
6)
Điều kiện : x 5/2
* 2x 3 2x
52x
3 52x f
2x f
52x
1Xét hàm số f(t) = t3 + 2t trên R có f’(t) = 3t2 + 2 > 0, t R. Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R. (2) Từ (1), (2) f
2x f
52x
52x 2xx 2141Kết luận : So với điều kiện, nghiệm phương trình đã cho là
4 1 x 21 .
7)
3 3 3 3 3 3 3 3 3 33 2 3 2
3 2 3 3 3 2
u x 1 u x 1 u 1 x 2 u 1 x 2
u 1 u v 1 v f (u) f (v)
v 2x v 1 2x 1
v 2x v 1 2x 1
Xét hàm đặc trưng : f t
3 t3 1 t với t
32 23
f ' t t 1 0
(t 1)
, t f(t) là hàm đồng biến t
Do đó : f u
f v u v 2x2 x 1 x 1 1x 2
x 0
1 5
1 5
x 2 x
2
1 5
x 2
Vậy phương trình đã cho có nghiệm x = 1
2 x1.
8)
Điều kiện : 5xx2 0 x(5 x) 0 0 x 5IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Ta có : (x 1) 3 (5xx )2 3 3 5xx2 3(x 1) 3 5xx2 (5xx )2 3 (x 1) 33(x 1)
Đặt u 5x x2 0 3 3
3u u 3v v f (u) f (v) v x 1 0
Xét hàm đặc trưng : f t
3t t3 với t > 0
2f ' t 3 3t 0, t > 0 f(t) là hàm đồng biến t > 0
Do đó :
2 2 2 2x 1 1 x 1
f u f v u v 5x x x 1 0
5x x x 2x 1 2x 3x 1 0
x 1 x 1
x 1 2
2 x 1
x 1
Vậy phương trình đã cho có nghiệm x = 1 x 1
2.
9)
Điều kiện : 3x + 1 0 3 x1
Phương trình đã cho tương đương với :
x1
3 x1
3x1
3x1 3x1
x1
3 x1
3x1
3 3x1
*
Xét hàm số f(t) = t3 + t trên R. Ta có : f’(t) = 3t2 + 1 > 0 với mọi t R.
Do đó hàm f(t) đồng biến trên R.
Suy ra :
x 1
0 0 x
x x 1 x 3 1 x 1 x 3 f 1 x f
* 2
Vậy nghiệm của phương trình là : x = 0, x = 1.
10)
Tập xác định : D = R.
* 2x33x13 2x3 3x1x2 23 x22
3 2x33x1
3 3 2x33x1
3 x22
33 x2 2 f
3 2x33x1
f 3 x2 2 1
Xét hàm số f(t) = t3 + t trên R có f’(t) = 3t2 + 1 > 0, t R
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R. (2)
Từ (1), (2) suy ra : f
3 2x33x1
f3 x2 2
3 2x33x13 x2 2 2x3x2 3x10
2x1
x2 x1
0x21x12 5
Kết luận : Các nghiệm cần tìm của phương trình là
2 x1,
2 5 x1 .
11)
2x1 2 4x24x4 3x2 9x230 2x12 2x1233x2 3x23
Đặt
x 3 v
1 x 2
u u
2 u2 3
v2 v23
f(u) = f(v).Xét hàm đặc trưng : f
t t
2 t23
, t R
03 t 3 t t 2 t '
f 2
2
2
, t f(t) là hàm số luôn luôn đồng biến t Do đó : f(u) = f(v) u = v 2x + 1 = 3x
5 x1. Vậy nghiệm của phương trình là : x = –1/5.
12)
Tập xác định : D = RDo x = 0 không là nghiệm nên xét x 0.
Chia hai vế (*) cho x3 0 ta được :
1
i x2 5 x
8 x 17 x 2 10
* 2 3 3 2
Đặt x
y 1, (y 0) thì
i 8y317y10y223 5y21
2y1
32
2y1
3 5y2 1
323 5y21
2y 1
f
3 5y2 1
f
Xét hàm số f(t) = t3 + 2t có f’(t) = 3t2 + 2 > 0, t R nên f(t) tăng trên R và có : f
2y1
f
3 5y21
8y 17y 6
0y 0 y 6 y 17 y 8 1 y 5 1 y
2 3 2 3 2 2
y = 0 (loại) hoặc
16 97 y17
12 97 17 y
x 1
Kết luận : Các nghiệm cần tìm của phương trình là
16 97 x 17
.
13)
Điều kiện :
0 1 x 2 x 4 x 2
0 1 x x 1 x
2 2
Phương trình đã cho tương đương với : x1 x1
x1
2 x1
1 2x 2x
2x 22x1
1Đặt
x 2 v
1 x
u u u u2 u1 v v v2 v1 f(u) = f(v).
Xét hàm số f
t t t t2t1 trên tập xác định.Ta có :
1 t t . 1 t t t 4
1 t 2 1 t t 1 2
1 t t t 2
' 1 t t 1 t
t
'f 2 2
2 2
2
Để ý rằng : 2 t2 t12t1 4t24t42t1
2t1
2 32t1 2t12t10 Suy ra f’(x) > 0 với mọi x thuộc tập xác định. Do đó hàm số đồng biến trên tập xác định.Khi đó (1) f(x + 1) = f(2x) x + 1 = 2x x = 1, thỏa mãn điều kiện.
Vậy nghiệm của phương trình là : x = 1.
14)
2 2
2 2 2 2
2 2
x x 2 x x
* x 1 f x x 2 f x x x 1 1
1 4 x x 2 1 4 x x
Điều kiện : ( 1,561552813)
2 17 x 1
1 4
x x 0
4 2 x x 0
2 2
(Bấm máy ta thấy phương trình có 1 nghiệm x = 1. Khi đó ta xét hàm số ta xét các giá trị khác 1) Đặt
x x v
2 x x u
2 2
1 4 v
v u
4 1
u
f(u) = f(v).
Điều kiện : 0 u 4
4 u
0 u 0 u 4
0
u
Xét hàm số
t 4 1 t t
f trên [0 ; 4] có : 'f
t 1 2 4t t 2 4t t
1 14t
2 0
, t (0 ; 4)
hàm số f(t) đồng biến trên [0 ; 4]
Nếu x [1 ; 1)
0 1 x
0 x x f 2 x x f 0
1 x
x x f 2 x x f 0
1 x
x x 2 x x
2
2 2
2
2 2
2
2 2
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
(1) vô nghiệm khi x [1 ; 1)
Nếu
x 1 0
0 x x f 2 x x f 0
1 x
x x f 2 x x f 0
1 x
x x 2 x x 2
17
; 1 1
x 22 2 2 2 2 2 2 2
(1) vô nghiệm khi
2
17
; 1 1 x
Thử trực tiếp thấy x = 1 thỏa x = 1 là nghiệm duy nhất của phương trình.
Chú ý:
Với x [1 ; 1). Do hàm số đồng biến nên x2x2x2xf
x2x2
f x2x
Với
2
17
; 1 1
x . Do hàm số đồng biến nên x2x2x2xf
x2x2
f x2x
15)
Điều kiện :
13 x
1 x
Phương trình đã cho tương đương với :
x2
x12
3 2x13
x1
x1 x12x13 2x1
x1
3 x1
3 2x1
3 3 2x1
1
Xét hàm số f(t) = t3 + t với t R. Ta có : f’(t) = 3t2 + 1 > 0 với mọi t R.
Suy ra hàm số f(t) đồng biến trên R. Khi đó
1 f
x1
f 3 2x1
x13 2x1
2 5 x 1
0 x
2 5 x 1
0 x
2 x 1
0 x x x
2 x 1 1
x 2 1 x
2 x 1
2 2 3
3
Đối chiếu điều kiện ta được nghiệm của phương trình đã cho là x = 0 và
2 5 x1 .
16)
Tập xác định : D = R
* 8x312x25x3x2
3 3x2
33 3x28x312x28x2
3 3x2
33 3x2Ta có:
* 8x312x25x3x2
3 3x2
33 3x2(2x1)3(2x1)
3 3x2
33 3x2 (1)Xét hàm số f(t) = t3 + t trên R có f’(t) = 3t2 + 1 > 0, t R f(t) đồng biến trên R (2) Từ (1), (2) 3 3x2 2x1 8x3 – 12x2 + 3x + 1 = 0 x = 1
4 3 x 1
Vậy phương trình đã cho có ba nghiệm :
4 3 x 1
4 3 x 1
1
x .
Hoặc:
Đặt y8x312x2 5x, ta có:
3 2 3 3
2 3
y 2 x 3
y x 5 x 12 x 8 y
2 x 3
y x 5 x 12 x
8
y3y8x312x28x2(2x1)(4x24x2)(2x1)
(2x1)21
(2x1)3(2x1)17)
Tập xác định : D = R.
* x34x2 5x6(7x29x4)
3 7x2 9x4
33 7x29x4
3 2
3 3 22
3 3x 4x 2 7x 9x 4 7x 9x 4
x
x1
3 x1
3 7x29x4
3 3 7x2 9x4 f
x1
f
3 7x29x4 1
* x1
3 x1
3 7x29x4
33 7x29x4 f
x1
f
3 7x29x4 1
Xét hàm số f(t) = t3 + t trên R có f’(t) = 3t2 + 1 > 0, t f(t) đồng biến trên R (2) Từ (1), (2) f
x1
f
3 7x29x4
x13 7x29x4 x34x26x50 (x – 5)(x2 + x – 1) = 0
2 5 x 1
5
x
18)
Tập xác định : D = R.Khi đó :
* 3x 2
3x 2 3
x 1
2
x 1
2 3f
3x f x1
1
Xét f
t t
2 t23
trên R có
0 3 t 3 t t 2 t'f 2 22
, t
f(t) đồng biến trên R (2)
Từ (1), (2) f(3x) = f(x + 1) 3x = x + 1 2 x 1
19)
Điều kiện : 5x 7. Khi đó :
f
5x 6
f x 11 x x 1 1 6 x 5 6 1
x 5
* 2 2
Xét
1 t t 1 t
f 2
trên t (1 ; ) có
2
t 1 t 1 0 t 12 t
'f
, t > 1
f(t) đồng biến trên (1 ; ) (2)
Từ (1) và (2) f(5x – 6) = f(x) 5x – 6 = x 2
x3 là nghiệm duy nhất
20)
Tập xác định : D = R
* 3x1
32
3x1
3 2x1
33 2x1f
3x1
f
3 2x1
1Xét hàm số f(t) = t3 + 2t trên R có f’(t) = 3t2 + 2 > 0, t R f(t) đồng biến trên R (2)
Từ (1), (2) f
3x1
f
3 2x1
3x13 2x1
3x1
32x127x327x27x0 x(27x2 – 27x + 7) = 0 x = 0
Vậy phương trình đã cho có nghiệm duy nhất : x = 0.
21)
Tập xác định : D = R
* x5
35
x5
3 2x9
353 2x9 f
x5
f
3 2x9
1Xét hàm số f(t) = t3 + 5t có f’(t) = 3t2 + 5 > 0, t R. Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R. (2) Từ (1), (2) f
x5
f
3 2x9
x53 2x9 x = 4 hoặc2 5 x 11
Kết luận : Phương trình đã cho có các nghiệm là x = 4,
2 5 x11 .
22)
Tập xác định : D = R Đặt : u x2 x4 0Khi đó :
* 1x2 u u21x 1
x 2 x 1u2 uf
x f u Xét hàm số f
t t 1t2 trên R có :
0t 1
t t 1 t
1 1 t t
'f 2 2 2
t R (do 0 1t2 t2 t t)
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên R.
Suy ra : f(x) = f(u) x = u x x2 x4
2
2 x 4 x
x 0
x x = 4
Kết luận : Phương trình đã cho có nghiệm duy nhất x = 4.
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
23)
Điều kiện : x 3
* 5
x2
x3
5x19
x2
x3
24 x3224
x32
5x15
5x19
x32
24 x32
(do : x + 2 > 0, x 3)
5x 19
2 4 5x19
x32
34. x32
5x19
34. 5x19
x32
34. x32
f 5x19
f x32
1
Xét hàm số f(t) = t3 + 4t có f’(t) = 3t2 + 4 > 0, t R nên hàm số f(t) luôn đồng biến trên R và có :
1 f
5x19
f x32
5x19 x325x19x14 x3 x3 x5 x = 7
Kết luận : So với điều kiện, phương trình có nghiệm duy nhất là x = 7.
24)
Điều kiện : x > 0
2 x
x 1
21 1
x 2 1
x x x 1 2 x 1 x 1 x
x 4 1 4
* 4
x 1
x11 x11 xx 122 x 1 x 1 x x
4 1 x 4 x
4 2
x 1
f 1 x 4 1 f
x 1 1 1 x
1 1 x x 1 4 1 . x 4 x 4
Xét hàm số f
t tt 1t trên (0 ; ) có
0 t 1 2 t t 1 1 t'f
t (0 ; )
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên (0 ; ).
Suy ra :
2 2 x 1
0 1 x 4 x 1 4 x x 1 1 4
x f 1 x 4
f 2
Kết luận : So với điều kiện, phương trình đã cho có nghiệm là
2 2 x 1
.
25)
Điều kiện : 1 x 1
x 1 f
x 3
f 2x 2
x 1
i 2x 2 4 1
2 x 2 3
x 4 1
3
* x
Nhận thấy x = 1 là nghiệm của phương trình đã cho.
Xét hàm số
t 4 1 t t
f xác định trên đoạn [0 ; 4] có :
t 1 2 4t t 2 4t t
1 14 t
0'f 2
, t [0 ; 4]
Do đó hàm số f(t) luôn đồng biến trên đoạn [0 ; 4].
Nếu x [1 ; 1), suy ra :
0 1 x
0 2 x 2 f 3 x f 0
1 x
2 x 2 f 3 x f 0
1 x
2 x 2 3
x thì phương trình
(i) vô nghiệm khi x [1 ; 1).
Kết luận : So với điều kiện, phương trình đã cho có nghiệm duy nhất là x = 1.
26)
Điều kiện : x 0Do x = 1 không là nghiệm nên với x 1 ta có :
* x1 4 x22x4 2x82 4x23 x113x2x1
x 2 x 2
1 x 3 3
x 2 4 x 2 3 1 x 4 1
x 2 2 2
x 2
1 1 x 3 1 x 2 4
x 2 3
1 x 4 1
x 2 2
f
x 1
f 2x
x 2 3 1
x 2 4
x 1 2
x 3 1 1 x 4 1
x 2 2
Xét hàm số f
t t
4 t23
1t trên R \ {0} có :
0 t1 3 t 3 t t 4 t
'f 2
2
2 2
, t 0 nên hàm số
f(t) đồng biến. Suy ra : f(x + 1) = f(2x) x + 1 = 2x
3 x1 Kết luận : So với điều kiện, phương trình có nghiệm duy nhất là
3 x1.
27)
Tương tự bài 12.BÀI 7 :
1)
Điều kiện : 1 x 3.) x 3 ( f ) 1 x ( f x 3 2 ) x 3 ( 1 x 2 ) 1 x (
(*) 2 2
Do
0 3 x 4
4 1 x 3 0
x 1
Xét hàm số f
t t22 t trên [0 ; 4] có
0, t (0;4) t2 t 2 t 2 t t '
f 2
Do đó f(t) đồng biến trên (0 ; 4] và có f(x – 1) > f(3 – x) x – 1 > 3 – x x > 2.
Kết luận : So với điều kiện, tập nghiệm bất phương trình là x (2 ; 3].
2)
Tập xác định : D = R
* x1 x22x514x x2 12xx1 x12 412x2 x211
x 1
. x 1
2 4 1
2x. 2x 2 4 1 f
x1
f 2x
Xét hàm số f
t .t
t2 4
trên R có
0 1 t 1 t 1 t t'f 2 22
, t R
Do đó f(t) đồng biến trên R và có f(x – 1) f(2x) x – 1 2x x 1 Kết luận : So với điều kiện, tập nghiệm bất phương trình là x ( ; 1].