Ưu đãi 50% Tặng Sổ tay 9+ Toán Cấp 2!
100%
Chương I: Phương trình và hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn

Bài 4: Phương trình quy về phương trình bậc nhất một ẩn

5 người đã học
Slide Giáo Viên

Bài 4: Phương trình quy về phương trình bậc nhất một ẩn

Nắm vững định nghĩa và cách giải phương trình tích dạng (ax+b)(cx+d)=0; điều kiện xác định và 4 bước chuẩn giải phương trình chứa ẩn ở mẫu.

Tình huống mở đầu (SGK Trang 26)

Trong một khu vườn hình vuông có cạnh bằng $15\text{ m}$ người ta làm một lối đi xung quanh vườn có bề rộng là $x\text{ (m)}$ (Hình 2.1). Để diện tích phần đất còn lại là $169\text{ m}^2$ thì bề rộng $x$ của lối đi là bao nhiêu?

* Bài toán này dẫn đến phương trình $(15 - 2x)^2 = 169$. Bằng cách chuyển vế và áp dụng hằng đẳng thức phân tích thành nhân tử, ta sẽ quy được về các phương trình bậc nhất một ẩn để tìm ra đáp số!

Khu vườn hình vuông cạnh 15m
Hình 2.1: Phối cảnh 3D khu vườn cạnh $15\text{ m}$, lối đi xung quanh bề rộng $x$, thảm cỏ ở giữa $169\text{ m}^2$
1

Phương trình tích

Định nghĩa và phương pháp giải phương trình tích dạng $(ax + b)(cx + d) = 0$

Hoạt động 1 (SGK Trang 27): Phân tích đa thức thành nhân tử

Phân tích đa thức $P(x) = (x + 1)(2x - 1) + (x + 1)x$ thành nhân tử.

Xem lời giải chi tiết

Ta nhận thấy cả hai số hạng đều có nhân tử chung là $(x + 1)$. Đặt $(x + 1)$ làm nhân tử chung, ta có:

$$P(x) = (x + 1)[(2x - 1) + x] = (x + 1)(3x - 1)$$

Vậy $P(x) = (x + 1)(3x - 1)$.

Hoạt động 2 (SGK Trang 27): Tìm nghiệm của phương trình tích

Giải phương trình $P(x) = 0$.

Xem lời giải chi tiết

Từ kết quả của Hoạt động 1, ta có phương trình:

$$(x + 1)(3x - 1) = 0$$

Một tích bằng $0$ khi và chỉ khi ít nhất một trong các thừa số bằng $0$:

  • $x + 1 = 0 \iff x = -1$
  • $3x - 1 = 0 \iff 3x = 1 \iff x = \dfrac{1}{3}$

Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm là $x = -1$ và $x = \dfrac{1}{3}$.

Cách giải phương trình tích (SGK Trang 27)

Để giải phương trình tích $(ax + b)(cx + d) = 0$, ta giải hai phương trình:

$$ax + b = 0 \quad \text{hoặc} \quad cx + d = 0$$

Sau đó lấy tất cả các nghiệm của chúng để kết luận tập nghiệm $S$ của phương trình ban đầu.

Ví dụ 1 (SGK Trang 27): Giải phương trình tích cơ bản

Giải phương trình: $(2x + 1)(3x - 1) = 0$.

Xem lời giải chi tiết

Ta có $(2x + 1)(3x - 1) = 0$ nên $2x + 1 = 0$ hoặc $3x - 1 = 0$.

  • $2x + 1 = 0 \iff 2x = -1 \iff x = -\dfrac{1}{2}$;
  • $3x - 1 = 0 \iff 3x = 1 \iff x = \dfrac{1}{3}$.

Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm là $x = -\dfrac{1}{2}$ và $x = \dfrac{1}{3}$.

Ví dụ 2 (SGK Trang 27): Đưa phương trình về dạng tích

Giải phương trình: $x^2 - x = -2x + 2$.

Xem lời giải chi tiết

Biến đổi phương trình đã cho về phương trình tích như sau:

$$x^2 - x = -2x + 2$$

$$x^2 - x + 2x - 2 = 0$$

$$x(x - 1) + 2(x - 1) = 0$$

$$(x + 2)(x - 1) = 0$$

Ta giải hai phương trình sau:

  • $x + 2 = 0 \iff x = -2$;
  • $x - 1 = 0 \iff x = 1$.

Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm là $x = -2$ và $x = 1$.

Nhận xét (SGK Trang 28)

Trong Ví dụ 2, ta thực hiện việc giải phương trình theo hai bước:

  • Bước 1: Đưa phương trình về phương trình tích $(ax + b)(cx + d) = 0$;
  • Bước 2: Giải phương trình tích tìm được.
Luyện tập 1 (SGK Trang 28): Rèn luyện giải phương trình tích

Giải các phương trình sau:

a) $(3x + 1)(2 - 4x) = 0$;    b) $x^2 - 3x = 2x - 6$.

Xem lời giải chi tiết

a) Giải phương trình: $(3x + 1)(2 - 4x) = 0$

Phương trình tương đương với:

  • $3x + 1 = 0 \iff 3x = -1 \iff x = -\dfrac{1}{3}$
  • $2 - 4x = 0 \iff 4x = 2 \iff x = \dfrac{2}{4} = \dfrac{1}{2}$

Vậy tập nghiệm của phương trình là $S = \left\{{-\dfrac{1}{3};\, \dfrac{1}{2}\right\}}$.


b) Giải phương trình: $x^2 - 3x = 2x - 6$

Chuyển tất cả các hạng tử sang vế trái và nhóm nhân tử chung:

$$x^2 - 3x - 2x + 6 = 0$$

$$x(x - 3) - 2(x - 3) = 0$$

$$(x - 2)(x - 3) = 0$$

Suy ra $x - 2 = 0$ hoặc $x - 3 = 0 \iff x = 2$ hoặc $x = 3$.

Vậy tập nghiệm của phương trình là $S = \{{2;\, 3\}}$.

Vận dụng (SGK Trang 28): Giải bài toán ở tình huống mở đầu

Giải bài toán khu vườn hình vuông cạnh $15\text{ m}$, lối đi rộng $x\text{ (m)}$, diện tích phần cỏ còn lại $169\text{ m}^2$.

Xem lời giải chi tiết

• Do lối đi xung quanh vườn có bề rộng là $x\text{ (m)}$ với điều kiện $0 < 2x < 15 \iff 0 < x < 7{,}5$.

• Chiều dài cạnh của mảnh đất hình vuông còn lại là: $15 - 2x\text{ (m)}$.

• Vì diện tích phần đất còn lại là $169\text{ m}^2$, ta có phương trình:

$$(15 - 2x)^2 = 169$$ $$(15 - 2x)^2 - 13^2 = 0$$ $$(15 - 2x - 13)(15 - 2x + 13) = 0$$ $$(2 - 2x)(28 - 2x) = 0$$ $$4(1 - x)(14 - x) = 0$$

Suy ra $1 - x = 0$ hoặc $14 - x = 0 \iff x = 1$ hoặc $x = 14$.

Đối chiếu với điều kiện $0 < x < 7{,}5$, ta thấy chỉ có giá trị $x = 1$ thoả mãn (loại $x = 14$).

Vậy bề rộng của lối đi là $1\text{ m}$.

Sơ đồ giải tích khu vườn 15m
Hình 2.2: Sơ đồ hình học: Cạnh mảnh đất còn lại là $15 - 2x$, diện tích $(15 - 2x)^2 = 169 \implies x = 1\text{ m}$
2

Phương trình chứa ẩn ở mẫu

Điều kiện xác định và 4 bước giải phương trình chứa ẩn ở mẫu quy về phương trình bậc nhất

Điều kiện xác định của một phương trình

Xét phương trình: $x + \dfrac{1}{x + 1} = -1 + \dfrac{1}{x + 1}$.

Hoạt động 3 (SGK Trang 28):

Chuyển các biểu thức chứa ẩn từ vế phải sang vế trái, rồi thu gọn vế trái.

Xem lời giải chi tiết

Chuyển vế biểu thức chứa ẩn $\dfrac{1}{x+1}$ sang vế trái:

$$x + \dfrac{1}{x + 1} - \dfrac{1}{x + 1} = -1 \iff x = -1$$

Hoạt động 4 (SGK Trang 28):

Giá trị $x = -1$ có là nghiệm của phương trình đã cho hay không? Vì sao?

Xem lời giải chi tiết

Trả lời: Giá trị $x = -1$ KHÔNG là nghiệm của phương trình đã cho.

Vì sao: Khi thay $x = -1$ vào phân thức $\dfrac{1}{x+1}$, mẫu thức trở thành $(-1) + 1 = 0$, mà phép chia cho $0$ không xác định. Do đó hai vế của phương trình không xác định tại $x = -1$.

Điều kiện xác định (ĐKXĐ) của phương trình (SGK Trang 28)

Đối với phương trình chứa ẩn ở mẫu, ta thường đặt điều kiện cho ẩn để tất cả các mẫu thức trong phương trình đều khác $0$ và gọi đó là điều kiện xác định (viết tắt là ĐKXĐ) của phương trình.

Ví dụ 3 (SGK Trang 28): Tìm điều kiện xác định của phương trình

Tìm điều kiện xác định của mỗi phương trình sau:

a) $\dfrac{5x + 2}{x - 1} = 0$;    b) $\dfrac{1}{x + 1} = 1 + \dfrac{1}{x - 2}$.

Xem lời giải chi tiết

a) Vì $x - 1 \ne 0$ khi $x \ne 1$ nên ĐKXĐ của phương trình $\dfrac{5x + 2}{x - 1} = 0$ là $x \ne 1$.

b) Ta có $x + 1 \ne 0$ khi $x \ne -1$ và $x - 2 \ne 0$ khi $x \ne 2$.

Do đó ĐKXĐ của phương trình $\dfrac{1}{x + 1} = 1 + \dfrac{1}{x - 2}$ là $x \ne -1$ và $x \ne 2$.

Luyện tập 2 (SGK Trang 28): Tìm ĐKXĐ

Tìm điều kiện xác định của mỗi phương trình sau:

a) $\dfrac{3x + 1}{2x - 1} = 1$;    b) $\dfrac{x}{x - 1} + \dfrac{x + 1}{x} = 2$.

Xem lời giải chi tiết

a) Mẫu thức $2x - 1 \ne 0 \iff 2x \ne 1 \iff x \ne \dfrac{1}{2}$.

Vậy ĐKXĐ của phương trình là $x \ne \dfrac{1}{2}$.


b) Các mẫu thức trong phương trình là $x - 1$ và $x$.

Để phương trình xác định thì: $\begin{cases} x - 1 \ne 0 \\ x \ne 0 \end{cases} \iff \begin{cases} x \ne 1 \\ x \ne 0 \end{cases}$.

Vậy ĐKXĐ của phương trình là $x \ne 1$ và $x \ne 0$.

Hoạt động 5 (SGK Trang 29): Khám phá các bước giải phương trình chứa ẩn ở mẫu

Xét phương trình: $\dfrac{x + 3}{x} = \dfrac{x + 9}{x - 3}$   (1)

Hãy thực hiện các yêu cầu: a) Tìm ĐKXĐ; b) Quy đồng và khử mẫu; c) Giải phương trình tìm được; d) Kết luận nghiệm.

Xem lời giải chi tiết
  • a) ĐKXĐ: Mẫu thức là $x$ và $x - 3$. Điều kiện: $\begin{cases} x \ne 0 \\ x - 3 \ne 0 \end{cases} \iff \begin{cases} x \ne 0 \\ x \ne 3 \end{cases}$.
  • b) Quy đồng và khử mẫu: Mẫu thức chung là $x(x - 3)$.

    $$\dfrac{(x + 3)(x - 3)}{x(x - 3)} = \dfrac{x(x + 9)}{x(x - 3)} \implies (x + 3)(x - 3) = x(x + 9)$$

  • c) Giải phương trình:

    $$x^2 - 9 = x^2 + 9x \iff x^2 - x^2 - 9x = 9 \iff -9x = 9 \iff x = -1$$

  • d) Kết luận: Giá trị $x = -1$ thoả mãn ĐKXĐ ($x \ne 0$ và $x \ne 3$).

    Vậy tập nghiệm của phương trình (1) là $S = \{{-1\}}$.

Các bước giải phương trình chứa ẩn ở mẫu (SGK Trang 29)

Bước 1. Tìm điều kiện xác định (ĐKXĐ) của phương trình.

Bước 2. Quy đồng mẫu hai vế của phương trình rồi khử mẫu.

Bước 3. Giải phương trình vừa tìm được.

Bước 4 (Kết luận). Trong các giá trị tìm được của ẩn ở Bước 3, giá trị nào thoả mãn điều kiện xác định chính là nghiệm của phương trình đã cho.

Sơ đồ 4 bước giải phương trình chứa ẩn ở mẫu
Hình 2.3: Sơ đồ quy trình 4 bước chuẩn mực giải phương trình chứa ẩn ở mẫu
Ví dụ 4 (SGK Trang 29): Trường hợp phương trình vô nghiệm

Giải phương trình: $\dfrac{2}{x + 1} + \dfrac{1}{x - 2} = \dfrac{3}{(x + 1)(x - 2)}$   (2)

Xem lời giải chi tiết

Bước 1. Điều kiện xác định: $x \ne -1$ và $x \ne 2$.

Bước 2. Quy đồng mẫu và khử mẫu, ta được:

$$\dfrac{2(x - 2) + (x + 1)}{(x + 1)(x - 2)} = \dfrac{3}{(x + 1)(x - 2)}$$ $$\implies 2(x - 2) + (x + 1) = 3 \quad (2a)$$

Bước 3. Giải phương trình (2a):

$$2x - 4 + x + 1 = 3 \iff 3x - 3 = 3 \iff 3x = 6 \iff x = 2$$

Bước 4. Đối chiếu với ĐKXĐ: Giá trị $x = 2$ không thoả mãn ĐKXĐ (do điều kiện $x \ne 2$).

Vậy phương trình (2) vô nghiệm (tập nghiệm $S = \varnothing$).

Luyện tập 3 (SGK Trang 29): Áp dụng hằng đẳng thức bậc 3

Giải phương trình: $\dfrac{1}{x - 1} - \dfrac{4x}{x^3 - 1} = \dfrac{x}{x^2 + x + 1}$.

Xem lời giải chi tiết

Ta nhận thấy $x^3 - 1 = (x - 1)(x^2 + x + 1)$.

Mặt khác, $x^2 + x + 1 = \left(x + \dfrac{1}{2}\right)^2 + \dfrac{3}{4} > 0$ với mọi $x \in \mathbb{R}$.

Bước 1: ĐKXĐ: $x - 1 \ne 0 \iff x \ne 1$.

Bước 2: Mẫu thức chung là $x^3 - 1 = (x - 1)(x^2 + x + 1)$. Quy đồng và khử mẫu:

$$\dfrac{x^2 + x + 1 - 4x}{(x - 1)(x^2 + x + 1)} = \dfrac{x(x - 1)}{(x - 1)(x^2 + x + 1)}$$ $$\implies x^2 - 3x + 1 = x(x - 1)$$

Bước 3: Giải phương trình:

$$x^2 - 3x + 1 = x^2 - x \iff x^2 - x^2 - 3x + x = -1 \iff -2x = -1 \iff x = \dfrac{1}{2}$$

Bước 4: Kiểm tra ĐKXĐ: Giá trị $x = \dfrac{1}{2}$ thoả mãn điều kiện $x \ne 1$.

Vậy tập nghiệm của phương trình là $S = \left\{{\dfrac{1}{2}\right\}}$.