Biến đổi và vận dụng kết quả: Nếu hàm số f(t) luôn đồng biến hoặc nghịch biến trên D thì phương trình f(t)=0 có tối đa một nghiệm và với mọi u,v∈D thì f(u)=f(v)⇔u=v.
Biến đổi bất phương trình về dạng xf(u)<f(v) và sử dụng kết quả:
Hàm số f(t) đồng biến trên D thì u,v∈D ta có f(u)<f(v)⇔u<v.
Hàm số f(t) nghịch biến trên D thì u,v∈D ta có f(u)<f(v)⇔u>v.
Bài tập 1: Giải các phương trình sau:
a) √2x3−3x2+6x+11−√5−x=2√3. b) (2x2+1+2√3−x)x−7√3−x=0. . |
Lời giải chi tiết
.a) Điều kiện {2x3−3x2+6x+11≥0x≤5(D).
Xét hàm số f(x)=√2x3−3x2+6x+11−√5−x; x∈(D).
Ta có: f′(x)=3x2−3x+3√2x3−3x2+6x+11+12√5−x>0, ∀x∈(D) nên hàm số đồng biến trên D.
Phương trình đã cho trở thành f(x)=2√3=f(2)⇒x=2. Thử lại thu được nghiệm duy nhất x=2.
b) Điều kiện x≤3. Phương trình đã cho tương đương với
2x3+x=(7−2x)√3−x⇔2x3+x=2(3−x)√3−x+√3−x (1)
Xét hàm số f(t)=2t3+t; t∈R⇒f′(t)=6t2+1>0, ∀t∈R, vậy hàm số liên tục và đồng biến.
Khi đó (1)⇔f(x)=f(√3−x)⇔x=√3−x⇔[0≤x≤3x2+x−3=0⇔x=√13−12.
Kết luận phương trình để bài có nghiệm duy nhất x=√13−12.
Bài tập 2: Giải các phương trình sau
a) √63−x+√82−x=6. b) √5x3−1+3√2x−1+x=4. |
Lời giải chi tiết
a) Điều kiện x<2. Xét hàm số f(x)=√63−x+√82−x−6, x∈(−∞;2), ta có:
f′(x)=3√3−x(3−x)2√6+4√2−x(2−x)2√8>0, ∀x∈(−∞;2).
Suy ra hàm số f(x) liên tục và đồng biến trên miền (−∞;2).
Mặt khác f(32)=0 nên phương trình f(x)=0 có duy nhất nghiệm x=32. Kết luận S={32}.
b) Điều kiện 5x3≥1.
Xét hàm số f(x)=√5x3−1+3√2x−1+x; x∈[3√15;+∞).
Ta có f′(x)=15x22√5x3−1+233√(2x−1)2>0, ∀x∈[3√15;+∞) nên hàm số đồng biến trên [3√15;+∞).
Bài toán trở thành f(x)=f(1)⇔x=1. Kết luận tập nghiệm S={1}.
Bài tập 3: Giải phương trình
a) x3−6x2+12x−7=3√−x3+9x2−19x+11. b) x3+3x2+4x+2=(3x+2)√3x+1. |
Lời giải chi tiết
a) Điều kiện x∈R.
Phương trình đã cho tương đương với
⇔x3−3x2+3x−1+2(x+1)=−x3+9x2−19x+11+23√−x3+9x2−19x+11
⇔(x−1)3+2(x−1)=−x3+9x2−19x+11+23√−x3+9x2−19x+11 (∗)
Xét hàm số f(t)=t3+2t ta có f′(t)=3t2+2>0, ∀t∈R.
Do vậy hàm số f(t) liên tục và đồng biến trên R. Khi đó
(∗)⇔f(x−1)=f(3√−x3+9x2−19x+11)⇔x−1=3√−x3+9x2−19x+11
⇔x3−3x2+3x−1=−x3+9x2−19x+11⇔x3−6x2+11x−6=0⇔(x−1)(x−2)(x−3)=0
⇒x∈{1;2;3}.
Kết luận tập hợp nghiệm S={1;2;3}.
b) Điều kiện x≥−13. Phương trình đã cho tương đương với
x3+3x2+3x+1+x+1=(3x+1+1)√3x+1⇔(x+1)3+x+1=(3x+1)√3x+1+√3x+1
Xét hàm số f(t)=t3+t, t∈R⇒f′(t)=3t2+1>0, ∀t∈R, hàm số liên tục và đồng biến trên R.
Thu được f(x+1)=f(√3x+1)⇔x+1=√3x+1⇔{x≥−1x2+2x+1=3x+1⇔x∈{0;1}
Đối chiếu điều kiện, kết luận phương trình đã cho có hai nghiệm x=0; x=1.
Bài tập 4: Giải phương trình x2+3x−4√2x+1+2=(2x+2)(√x+3−2) trên tập số thực. |
Lời giải chi tiết
Điều kiện {2x+1≥0x+3≥0⇔x≥−12, ta có phương trình đã cho
⇔(x−1)(x+4)√2x+1+2=(x−1)(2x+2)√x+3+2⇔[x=1(x+4)√2x+1+2=(2x+2)√x+3+2 (∗)
Giải phương trình (*), chúng ta có
(∗)⇔x+3+1√2x+1+2=2x+1+1√x+3+2⇔(x+3+1)(√x+3+2)=(2x+1+1)(√2x+1+2)
⇔(√x+3)3+2(√x+3)2+√x+3=(√2x+1)3+2(√2x+1)2+√2x+1
Xét hàm số f(t)=t3+2t2+t, với điều kiện t≥0 vì {√x+3≥0√2x+1≥0, có
f′(t)=3t2+4t+1>0, ∀t≥0 do đó f(t) là hàm số đồng biến và liên tục trên [0;+∞) nên suy ra
f(√x+3)=f(√2x+1)⇔√x+3=√2x+1⇔x=2.
Vậy phương trình đã cho có 2 nghiệm x=1; x=2.
Bài tập 5: Giải phương trình x2+6x+8x2−2x+2=x(√x+3−1) (x∈R) |
Lời giải chi tiết
Điều kiện x≥−3. Phương trình đã cho tương đương với
(x+2)(x+4)x2−2x+2=x(x+2)√x+3+1⇔[x=−2(x+4)(x−1)2+1=x√x+3+1 (1)
Đặt √x+3=u; x−1=v ta thu được (1)⇔u2+1v2+1=v+1u+1⇔u3+u2+u=v3+v2+v.
Xét hàm số f(t)=t3+t2+t; t∈R⇒f′(t)=3t2+2t+1>0, ∀t∈R.
Hàm số liên tục và đồng biến trên tập số thực nên
f(u)=f(v)⇔u=v⇔√x+3=x−1⇔{x≥1x+3=x2−2x+1⇔{x≥1x2−3x−2=0⇔x=3+√172.
Kết luận bài toán có nghiệm duy nhất x=3+√172.
Bài tập 6: Giải hệ phương trình {(4x2+1)x+(y−3)√5−2y=04x2+y2+2√3−4x=7(x,y∈R) |
Lời giải chi tiết
Điều kiện x≤34,y≤52.
Phương trình thứ nhất của hệ tương đương (4x2+1)2x=(5−2y+1)√5−2y (1)
Khi đó phương trình (1) có dạng: f(2x)=f(√5−2y) với f(t)=(t2+1)t=t3+t(t∈R)
Ta có: f′(t)=3t2+1>0 (∀t∈R)⇒f(t) đồng biến trên R.
Do đó (1)⇔2x=√5−2y⇔{x≥0y=5−4x22
Thế vào phương trình (2) ta được: 4x2+(52−2x2)2+2√3−4x−7=0 (3)
Do x=0; x=34 không phải là nghiệm của phương trình
Xét hàm số g(x)=4x2+(52−2x2)2+2√3−4x−7 trên khoảng (0;34).
Ta có: g′(x)=8x−8x(5−2x2)−4√3−4x=4x(4x2−3)−4√3−4x<0⇒g(x) nghịch biến.
Mặt khác g(12)=0⇒(3) có nghiệm duy nhất x=12⇒y=2.
Vậy nghiệm của hệ phương trình là (12;2)
Bài tập 7: Giải hệ phương trình sau: {20√6−x−17√5−y−3x√6−x+3y√5−y=02√2x+y+5+3√3x+2y+11=x2+6x+13 |
Lời giải chi tiết
Điều kiện: x≤6; y≤5; 2x+y+5≥0; 3x+2y+11≥0.
Khi đó: PT(1)⇔(20−3x)√6−x=(17−3y)√5−y
⇔(√6−x)[3(6−x)+2]=√5−y[3(5−y)+2]
Xét hàm f(t)=t(3t2+2)(t∈R)⇒√6−x=√5−y⇔y=x−1
Thế vào PT(2) ta có: 2√3x+4+3√5x+9=x2+6x+13.
⇔(x2+x)(22√3x+4+2x+4+33√5x+9+3x+9+1)=0.
Do x∈[−43;6]⇒x=0;x=−1.
Vậy hệ phương trình có 2 nghiệm (0;−1);(−1;−2).
Bài tập 8: Giải hệ phương trình sau: {x2+xx+1=(y+2)√(x+1)(y+1)(x2−2x−2)√y+1=4(x+1) |
Lời giải chi tiết
Điều kiện: {y≥−1x>−1. Ta có: PT(1)⇔x2√x+1+x(x+1)√x+1=(y+2)√y+1
⇔x3+x2+x(x+1)√x+1=(y+2)√y+1⇔(x√x+1)3+x√x+1=(√y+1)3+√y+1
Xét hàm số: f(t)=t3+t(t∈R) đồng biến trên R.
Ta có: f(x√x+1)=f(√y+1)⇔x=√(x+1)(y+1) thế vào PT(2) ta có:
x(x2−2x−2)√x+1=4(x+1)⇔x3−2x(x+1)−4(x+1)√x+1=0
Đặt z=√x+1 ta có: x3+2xz2−4z3=0⇔x=2z
⇔x=2√x+1⇔{x≥0x2=4x+4⇔x=2±2√2⇒y=3.
Vậy hệ phương trình đã cho có nghiệm duy nhất (x;y)=(2±2√2;3).
Bài tập 9: Giải hệ phương trình sau: {2x2+2x+1+√x+2=2y2+3y+√2y+1x2+2y2−2x+y=2 |
Lời giải chi tiết
Điều kiện: x≥−2;y≥−12. Khi đó ta có: (1)−(2) ta có: x2+4x+3+√x+2=4y2+4y+√2y+1
⇔(x+2)2+√x+2=(2y+1)2+√2y+1. Xét hàm số f(t)=t2+√t đồng biến trên (0;+∞).
Khi đó ta có: f(x+2)=f(√2y+1)⇔x+1=2y thế vào PT(2) ta có:
(2y−1)2+2y2−2(2y−1)+y=2⇔6y2−7y+1=0⇔[y=1; x=1y=16; x=−23.
Vậy nghiệm của hệ phương trình là: (1;1);(−23;16).
Bài tập 10: [Đề thi tham khảo của Bộ GD{}ĐT năm 2018] Có bao nhiêu giá trị nguyên của hàm số m để phương trình 3√m+33√m+3sinx=sinx có nghiệm thực?
A. 5. B. 7. C. 3. D. 2. |
Lời giải chi tiết
Đặt 3√m+3sinx=a; sinx=b ta có: {3√m+3a=b3√m+3b=a⇔{m+3a=b3m+3b=a3
⇒3(a−b)=b3−a3=(b−a)(b2+ba+a2)⇔(b−a)(b2+ba+a2+3)=0
Do b2+ab+a2+3>0⇒a=b⇒m+3sinx=sin3x⇔m=sin3x−3sinx=b3−3b=f(b).
Xét f(b)=b3−3b(b∈[−1;1]) ta có: f′(b)=3b2−3≤0(∀b∈[−1;1]).
Do đó hàm số f(b) nghịch biến trên [−1;1].
Vậy f(b)∈[f(1);f(−1)]=[−2;2]. Do đó PT đã cho có nghiệm ⇔m∈[−2;2] .
Vậy có 5 giá trị nguyên của m thỏa mãn. Chọn A.
Bài tập 11: Có bao nhiêu giá trị nguyên của hàm số m để phương trình √m+2√m+2sinx=sinx có nghiệm thực?
A. 0. B. 1. C. 2. D. 3. |
Lời giải chi tiết
Điều kiện: sinx≥0
Đặt {u=sinxv=2√m+2sinx (u,v≥0)⇒{√m+2v=u√m+2u=v⇔{m+2v=u2m+2u=v2⇒2(v−u)=u2−v2
⇔2(v−u)=(u−v)(u+v)⇔(u−v)(u+v+2)=0 (∗)
Do u, v≥0 nên (∗)⇔u=v⇒m=u2−2u với u=sinx (u∈[0;1]).
Xét f(u)=u2−2u (u∈[0;1]) ta có f′(u)=2u−2≤0.
Suy ra hàm số f(u) nghịch biến trên đoạn [0;1].
Mặt khác f(0)=0;f(1)=−1⇒ Phương trình có nghiệm khi m∈[−1;0].
Kết hợp m∈Z⇒[m=0m=−1. Chọn C.
Bài tập 12: Cho phương trình x√x+√x+12=m(√5−x+√4−x)(1) (m là tham số thực). Gọi A={m∈Z|(1) co ˊu nghie ¨a m}. Số phần tử của tập hợp A là?
A. 12. B. 4. C. 21. D. 0. |
Lời giải chi tiết
Điều kiện 0≤x≤4. Khi đó PT⇔m=x√x+√x+12√5−x+√4−x
Xét hàm số f(x)=g(x).h(x) trong đó g(x)=x√x+√x+12;h(x)=1√5−x+√4−x
Ta có: g(x)>0;h(x)>0(∀x∈[0;4])
Mặt khác g′(x)=32√x+12√x+12>0;h′(x)=12√5−x+12√4−x(√5−x+√4−x)2>0
Do đó 2 hàm số g(x) và h(x) luôn dương và đồng biến do đó hàm số f(x)=g(x).h(x) cũng luôn dương và đồng biến trên [0;4], f(0)=2√32+√5;f(4)=12⇒(1) có nghiệm khi và chỉ khi m∈[2√32+√5;12]. Do đó A={m∈Z|(1) co ˊu nghie ¨a m} có 12 phần tử. Chọn A.
TOÁN LỚP 12