Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Toán lớp 9 Bài 19: Phương trình bậc hai một ẩn chi tiết sách Toán 9 Tập 2 Kết nối tri thức giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Toán 9. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Toán 9 Bài 19: Phương trình bậc hai một ẩn
Lời giải:
Sau bài học này, chúng ta sẽ giải được bài toán trên như sau:
Theo bài, ta có điều kiện của x là 0 < x < 8.
Chiều dài của bể bơi là: 28 – x – x = 28 – 2x (m).
Chiều rộng của bể bơi là: 16 – x – x = 16 – 2x (m).
Diện tích của bể bơi theo x là:
S = (28 – 2x)(16 – 2x) = 448 – 56x – 32x + 4x2 = 4x2 – 88x + 448 (m2).
Theo bài, S = 288 m2 nên ta có phương trình: 4x2 – 88x + 448 = 288.
Giải phương trình:
4x2 – 88x + 448 = 288
4x2 – 88x + 160 = 0
x2 – 22x + 40 = 0.
Phương trình trên có a = 1; b’ = –11; c = 40 và ∆’ = (–11)2 – 1.40 = 81 nên
Do đó, phương trình trên có hai nghiệm phân biệt và
Ta thấy chỉ có x = 2 thỏa mãn điều kiện 0 < x < 16.
Vậy bề rộng của đường đi là 2 mét để diện tích của bể bơi là 288 m2.
1. Định nghĩa phương trình bậc hai một ẩn
HĐ1 trang 10 Toán 9 Tập 2: Xét bài toán trong tình huống mở đầu.
Gọi x (m) là bề rộng của mặt đường (0 < x < 8). Tính chiều dài và chiều rộng của bể bơi theo x.
Lời giải:
Chiều dài của bể bơi là: 28 – x – x = 28 – 2x (m).
Chiều rộng của bể bơi là: 16 – x – x = 16 – 2x (m).
HĐ2 trang 10 Toán 9 Tập 2: Dựa vào kết quả HĐ1, tính diện tích của bể bơi theo x.
Lời giải:
Diện tích của bể bơi theo x là:
S = (28 – 2x)(16 – 2x) = 448 – 56x – 32x + 4x2 = 4x2 – 88x + 448 (m2).
HĐ3 trang 10 Toán 9 Tập 2: Sử dụng giả thiết và kết quả HĐ2, hãy viết phương trình để tìm x.
Lời giải:
Theo bài, diện tích của bể bơi là S = 288 m2 nên ta có phương trình:
4x2 – 88x + 448 = 288
4x2 – 88x + 160 = 0.
a) x2 + 5 = 0;
b) 2x2 + 7x = 0;
c)
d) 0,5x2 = 0.
Lời giải:
a) Phương trình x2 + 5 = 0 là phương trình bậc hai ẩn x với a = 1, b = 0 và c = 5.
b) Phương trình 2x2 + 7x = 0 là phương trình bậc hai ẩn x với a = 2, b = 7 và c = 0.
c) Phương trình không phải là phương trình bậc hai.
d) Phương trình 0,5x2 = 0 là phương trình bậc hai ẩn x với a = 0,5, b = c = 0.
Ý kiến của em thế nào?
Lời giải:
Ta có:
⦁ Nếu m = 0, ta có phương trình 2x + 1 = 0, đây không phải là phương trình bậc hai.
⦁ Nếu m ≠ 0, phương trình (ẩn x) mx2 + 2x + 1 = 0 là một phương trình bậc hai với a = m, b = 2, c = 1.
Vậy phương trình (ẩn x) mx2 + 2x + 1 = 0 (m là một số cho trước khác 0) là một phương trình bậc hai với a = m, b = 2, c = 1.
2. Cách giải phương trình bậc hai một ẩn có dạng đặc biệt
Luyện tập 2 trang 12 Toán 9 Tập 2: Giải các phương trình sau:
a) 2x2 + 6x = 0;
b) 5x2 + 11x = 0.
Lời giải:
a) 2x2 + 6x = 0
2x(x + 3) = 0
x = 0 hoặc x + 3 = 0
x = 0 hoặc x = –3.
Vậy phương trình có hai nghiệm x1 = 0, x2 = –3.
b) 5x2 + 11x = 0
x(5x + 11) = 0
x = 0 hoặc 5x + 11 = 0
x = 0 hoặc
Vậy phương trình có hai nghiệm x1 = 0,
Luyện tập 3 trang 12 Toán 9 Tập 2: Giải các phương trình sau:
a) x2 – 25 = 0;
b) (x + 3)2 = 5.
Lời giải:
a) x2 – 25 = 0
x2 = 25
x = 5 hoặc x = –5.
Vậy phương trình có hai nghiệm x1 = 5, x2 = –5.
b) (x + 3)2 = 5
x + 3 = hoặc x + 3 = -
x = -3+ hoặc x = -3-
Vậy phương trình có hai nghiệm x1 = -3+ , x2 = -3- .
Luyện tập 4 trang 13 Toán 9 Tập 2: Cho phương trình x2 + 6x = 1.
Hãy cộng vào cả hai vế của phương trình với cùng một số thích hợp để được một phương trình mà vế trái có thể biến đổi thành một bình phương. Từ đó, hãy giải phương trình đã cho.
Lời giải:
x2 + 6x = 1
x2 + 6x + 9 = 1 + 9
(x + 3)2 = 10
x+3 = hoặc x+3 = -
x = -3+ hoặc x = -3-
Vậy phương trình có hai nghiệm x1 = -3+, x2 = -3-
3. Công thức nghiệm của phương trình bậc hai
HĐ4 trang 13 Toán 9 Tập 2: Thực hiện lần lượt các bước sau để giải phương trình:
2x2 – 8x + 3 = 0.
a) Chuyển hạng tử tự do sang vế phải.
b) Chia cả hai vế của phương trình cho hệ số của x2.
c) Thêm vào hai vế của phương trình nhận được ở câu b với cùng một số để vế trái có thể biến đổi thành một bình phương. Từ đó tìm nghiệm x.
Lời giải:
a) 2x2 – 8x + 3 = 0
2x2 – 8x = –3.
b)
c)
x - 2 = hoặc x-2 = -
x = 2+ hoặc x = 2-
hoặc
Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm
Luyện tập 5 trang 14 Toán 9 Tập 2: Áp dụng công thức nghiệm, giải các phương trình sau:
a) 2x2 – 5x + 1 = 0;
b) x2 + 8x + 16 = 0;
c) x2 – x + 1 = 0.
Lời giải:
a) Ta có ∆ = (–5)2 – 4.2.1 = 17 > 0.
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
b) Ta có ∆ = 82 – 4.1.16 = 0.
Do đó, phương trình có nghiệm kép: = -4.
c) Ta có ∆ = (–1)2 – 4.1.1 = –3 < 0.
Do đó, phương trình vô nghiệm.
Em hãy trả lời câu hỏi của anh Pi.
Lời giải:
Xét phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0).
Ta có ∆ = b2 – 4ac.
Do a và c trái dấu nên ac < 0, nên – 4ac > 0, suy ra b2 – 4ac > 0 hay ∆ > 0.
Khi đó, phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 luôn có hai nghiệm phân biệt.
Vậy phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 luôn có hai nghiệm phân biệt nếu a và c trái dấu.
a) 3x2 + 8x – 3 = 0;
b)
Lời giải:
a) Ta có: a = 3, b’ = 4, c = –3 và ∆’ = 42 – 3.(–3) = 25 > 0,
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
b) Ta có a = 1, b = 3, c = 2 và
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
Vận dụng trang 15 Toán 9 Tập 2: Giải bài toán trong tình huống mở đầu.
Lời giải:
Theo bài, ta có điều kiện của x là 0 < x < 8.
Chiều dài của bể bơi là: 28 – x – x = 28 – 2x (m).
Chiều rộng của bể bơi là: 16 – x – x = 16 – 2x (m).
Diện tích của bể bơi theo x là:
S = (28 – 2x)(16 – 2x) = 448 – 56x – 32x + 4x2 = 4x2 – 88x + 448 (m2).
Theo bài, S = 288 m2 nên ta có phương trình: 4x2 – 88x + 448 = 288.
Giải phương trình:
4x2 – 88x + 448 = 288
4x2 – 88x + 160 = 0
x2 – 22x + 40 = 0.
Phương trình trên có a = 1; b’ = –11; c = 40 và ∆’ = (–11)2 – 1.40 = 81 nên
Do đó, phương trình trên có hai nghiệm phân biệt:
và
Ta thấy chỉ có x2 = 2 thỏa mãn điều kiện 0 < x < 16.
Vậy bề rộng của đường đi là 2 mét để diện tích của bể bơi là 288 m2.
4. Tìm nghiệm của phương trình bậc hai bằng máy tính cầm tay
Luyện tập 7 trang 16 Toán 9 Tập 2: Sử dụng máy tính cầm tay, tìm nghiệm của các phương trình sau:
a)
b) 3x2 – 5x + 7 = 0;
c) 4x2 – 11x + 1 = 0.
Lời giải:
Với mỗi loại máy tính cầm tay, sau khi mở máy ta bấm phím để chuyển về chế độ giải phương trình bậc hai.
Tiếp theo, với từng phương trình ta thực hiện như sau:
Tìm nghiệm của phương trình |
Bấm phím |
Màn hình hiện |
Kết luận |
|
Phương trình có nghiệm kép:
|
||
3x2 – 5x + 7 = 0 |
Bấm tiếp phím |
Phương trình vô nghiệm. |
|
4x2 – 11x + 1 = 0 |
Bấm tiếp phím |
Phương trình có hai nghiệm phân biệt:
|
Bài tập
a) 3x2 + 2x – 1 = x2 – x;
b) (2x + 1)2 = x2 + 1.
Lời giải:
a) 3x2 + 2x – 1 = x2 – x
3x2 – x2 + 2x + x – 1 = 0
2x2 + 3x – 1 = 0
Phương trình trên có a = 2, b = 3 và c = –1.
b) (2x + 1)2 = x2 + 1
4x2 + 4x + 1 – x2 – 1 = 0
3x2 + 4x = 0.
Phương trình trên có a = 3, b = 4 và c = 0.
Bài 6.9 trang 16 Toán 9 Tập 2: Giải các phương trình sau:
a)
b) (3x + 2)2 = 5.
Lời giải:
a)
x = 0 hoặc
x = 0 hoặc
x = 0 hoặc
vậy phương trình có hai nghiệm x1 = 0,
b) (3x + 2)2 = 5.
3x + 2 = hoặc 3x + 2 = -
3x = -2 + hoặc 3x = -2-
hoặc
Vậy phương trình có hai nghiệm
a) 11x2 + 13x – 1 = 0;
b) 9x2 + 42x + 49 = 0;
c) x2 – 2x + 3 = 0.
Lời giải:
a) 11x2 + 13x – 1 = 0
Ta có a = 11, b = 13, c = –1 và ∆ = 132 – 4.11.(–1) = 213 > 0.
Vậy phương trình trên có hai nghiệm phân biệt.
b) 9x2 + 42x + 49 = 0
Ta có a = 9, b = 42, c = 49 và ∆ = 422 – 4.9.49 = 0.
Vậy phương trình trên có nghiệm kép.
c) x2 – 2x + 3 = 0
Ta có a = 1, b = –2, c = 3 và ∆ = (–2)2 – 4.1.3 = –8 < 0.
Vậy phương trình vô nghiệm (không có nghiệm).
a)
b) 4x2 + 28x + 49 = 0;
c)
Lời giải:
a)
Ta có và
Do đó phương trình có hai nghiệm phân biệt:
b) 4x2 + 28x + 49 = 0
Ta có = 282 -4.4.49 = 0.
Do đó phương trình có nghiệm kép:
c)
Ta có
Do đó phương trình có hai nghiệm phân biệt:
Bài 6.12 trang 17 Toán 9 Tập 2: Sử dụng máy tính cầm tay, tìm nghiệm của các phương trình sau:
a) 0,1x2 + 2,5x – 0,2 = 0;
b) 0,01x2 – 0,05x + 0,0625 = 0;
c) 1,2x2 + 0,75x + 2,5 = 0.
Lời giải:
Với mỗi loại máy tính cầm tay, sau khi mở máy ta bấm phím để chuyển về chế độ giải phương trình bậc hai.
Tiếp theo, với từng phương trình ta thực hiện như sau:
Tìm nghiệm của phương trình |
Bấm phím |
Màn hình hiện |
Kết luận |
0,1x2 + 2,5x – 0,2 = 0 |
Bấm tiếp phím
|
Phương trình có hai nghiệm phân biệt:
|
|
0,01x2 – 0,05x + 0,0625 = 0 |
Phương trình có nghiệm kép:
|
||
1,2x2 + 0,75x + 2,5 = 0 |
Bấm tiếp phím |
Phương trình vô nghiệm. |
Lời giải:
Khi vật rơi trở lại mặt đất, độ cao h = 0 hay 19,6t – 4,9t2 = 0 với t > 0.
Giải phương trình:
19,6t – 4,9t2 = 0
t(19,6 – 4,9t) = 0
t = 0 hoặc 19,6 – 4,9t = 0
t = 0 hoặc 4,9t = 19,6
t = 0 hoặc t = 4
Ta thấy chỉ có giá trị t = 4 thỏa mãn điều kiện t > 0.
Vậy kể từ khi phóng sau 4 giây vật sẽ rơi trở lại mặt đất.
Lời giải:
Tỉ lệ giữa chiều dài và chiều rộng là 4 : 3, gọi chiều dài là 4x (in) thì chiều rộng là 3x (in) (x > 0).
Theo định lí Pythagore, ta có:
(3x)2 + (4x)2 = 372
9x2 + 16x2 = 1 369
25x2 = 1 369
x2 = 54,76
x = 7,4 hoặc x = –7,4.
Ta thấy chỉ có x = 7,4 thỏa mãn điều kiện x > 0.
Diện tích của màn hình ti vi truyền thống 37 in là:
4x . 3x = 12x2 = 12 . 54,76 = 657,12 (in2).
Tương tự, tỉ lệ giữa chiều dài và chiều rộng là 16 : 9, gọi chiều dài là 16y (in) thì chiều rộng là 9y (in) (y > 0).
Theo định lí Pythagore, ta có:
(9x)2 + (16x)2 = 372
81x2 + 256x2 = 1 369
337x2 = 1 369
Diện tích của màn hình ti vi LCD 37 in là:
(in2).
Ta thấy 657,12 > 585.
Do đó, màn hình ti vi truyền thống có diện tích lớn hơn.
Lời giải:
Gọi chiều rộng mảnh vườn hình chữ nhật là x (m) (x > 0).
Chiều rộng ngắn hơn chiều dài 6 m nên chiều dài mảnh vườn là x + 6 (m).
Diện tích mảnh vườn là: x(x + 6) (m2).
Theo bài, mảnh vườn có diện tích là 280 m2 nên ta có phương trình:
x(x + 6) = 280.
x2 + 6x – 280 = 0.
Ta có ∆’ = 32 – 1.(–280) = 289 > 0 và
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
x1 = –3 + 17 = 14, x2 = –3 – 17 = –20.
Ta thấy chỉ có giá trị x1 = 14 thỏa mãn điều kiện x > 0.
Vậy chiều rộng mảnh vườn là 14 m và chiều dài mảnh vườn là 14 + 6 = 20 (m).
Xem thêm các bài giải bài tập Toán lớp 9 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 18. Hàm số y = ax2 (a ≠ 0)
Bài 19. Phương trình bậc hai một ẩn
Bài 20. Định lí Viète và ứng dụng
Bài 21. Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Lý thuyết Phương trình bậc hai một ẩn
1. Định nghĩa phương trình bậc hai một ẩn
Nhận biết phương trình bậc hai một ẩn
Phương trình bậc hai một ẩn (nói gọn là phương trình bậc hai) là phương trình có dạng
ax2 + bx + c = 0,
trong đó x là ẩn; a, b, c là những số cho trước gọi là hệ số và a ≠ 0.
Ví dụ 1. Trong các phương trình sau, phương trình nào là phương trình bậc hai một ẩn? Chỉ rõ các hệ số a, b, c của mỗi phương trình bậc hai một ẩn đó.
a) 0x2 – 8 = 0;
b)
c)
d) –x2 + (2m + 5)x – 10 = 0;
e) x4 + 2x2 – 6 = 0.
Hướng dẫn giải
a) Phương trình 0x2 – 8 = 0 không là phương trình bậc hai một ẩn vì hệ số a = 0.
b) Phương trình là phương trình bậc hai ẩn y và có các hệ số
c) Phương trình là phương trình bậc hai ẩn t và có các hệ số
d) Phương trình –x2 + (2m + 5)x – 10 = 0 là phương trình bậc hai ẩn x và có các hệ số a = –1; b = 2m + 5; c = –10.
e) Phương trình x4 + 2x2 – 6 = 0 không là phương trình bậc hai một ẩn vì phương trình này có chứa x4.
2. Cách giải phương trình bậc hai một ẩn có dạng đặc biệt
Cách giải phương trình bậc hai một ẩn dạng khuyết
– Giải một phương trình bậc hai là tìm tất cả các nghiệm của nó.
– Ta giải một số phương trình bậc hai dạng ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0), mà khuyết số hạng bậc nhất (tức là b = 0) hoặc khuyết số hạng tự do (tức là c = 0) bằng phương pháp đặt nhân tử chung đưa về dạng tích hoặc dùng hằng đẳng thức để đưa vế trái về một bình phương.
Chú ý:
⦁ Nếu A.B = 0 thì A = 0 hoặc B = 0;
⦁ Nếu A2 = B (B ≥ 0) thì hoặc
Ví dụ 2. Giải các phương trình:
a) 3x2 + 9x = 0;
b) x2 – 16 = 0;
c) (x – 1)2 = 4.
Hướng dẫn giải
a) 3x2 + 9x = 0
3x(x + 3) = 0
x = 0 hoặc x + 3 = 0
x = 0 hoặc x = –3.
Vậy phương trình có hai nghiệm là: x1 = 0, x2 = –3.
b) x2 – 16 = 0
x2 = 16
x = 4 hoặc x = –4.
Vậy phương trình có hai nghiệm là: x = 4, x = –4.
c) (x – 1)2 = 4
x – 1 = 2 hoặc x – 1 = –2
x = 3 hoặc x = –1.
Vậy phương trình có hai nghiệm là: x = 3, x = –1.
Chú ý: Để giải phương trình bậc hai dạng x2 + bx = c, ta có thể cộng thêm vào hai vế của phương trình với cùng một số thích hợp để vế trái có thể biến đổi thành một bình phương. Từ đó có thể giải phương trình đã cho.
Ví dụ 3. Giải phương trình x2 – 10x + 5 = 29.
Hướng dẫn giải
Ta có:
x2 – 10x + 5 = 29
x2 – 10x + 5 + 20 = 29 + 20
x2 – 10x + 25 = 49
(x – 5)2 = 49
x – 5 = 7 hoặc x – 5 = –7
x = 12 hoặc x = –2.
Vậy phương trình có hai nghiệm là: x = 12, x = –2.
3. Công thức nghiệm của phương trình bậc hai
3.1. Cách giải phương trình bậc hai
Để giải phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0) trong trường hợp tổng quát, ta làm như sau:
– Chuyển hạng tử tự do c sang vế phải: ax2 + bx = –c.
– Chia cả hai vế của phương trình cho hệ số a của x2:
– Cộng vào hai vế của phương trình nhận được với để vế trái có thể biến đổi thành bình phương của một biểu thức: hay
Kí hiệu ∆ = b2 – 4ac và gọi là biệt thức của phương trình (∆ đọc là “đenta”). Khi đó, ta có thể viết lại phương trình cuối dưới dạng
3.2. Công thức nghiệm của của phương trình bậc hai
Xét phương trình bậc hai một ẩn ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0).
Tính biệt thức ∆ = b2 – 4ac.
⦁ Nếu ∆ > 0 thì phương trình có hai nghiệm phân biệt:
⦁ Nếu ∆ = 0 thì phương trình có nghiệm kép
⦁ Nếu ∆ < 0 thì phương trình vô nghiệm.
Ví dụ 4. Áp dụng công thức nghiệm, giải các phương trình sau:
a) x2 – 7x + 12 = 0;
b) –x2 + 16x – 64 = 0;
c) 4x2 + 3x + 10 = 0.
Hướng dẫn giải
a) Ta có: ∆ = b2 – 4ac = (–7)2 – 4.1.12 = 1 > 0 và
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
Vậy phương trình có hai nghiệm phân biệt là x1 = 4, x2 = 3.
b) Ta có: ∆ = b2 – 4ac = 162 – 4.(–1).(–64) = 0.
Do đó, phương trình có nghiệm kép:
Vậy phương trình có nghiệm kép x1 = x2 = 8.
c) Ta có: ∆ = b2 – 4ac = 32 – 4.4.10 = –151 < 0.
Vậy phương trình vô nghiệm.
3.3. Công thức nghiệm thu gọn của phương trình bậc hai
Xét phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0), với b = 2b’ và ∆’ = b’2 – ac.
⦁ Nếu ∆’ > 0 thì phương trình có hai nghiệm phân biệt:
⦁ Nếu ∆’ = 0 thì phương trình có nghiệm kép
⦁ Nếu ∆’ < 0 thì phương trình vô nghiệm.
Ví dụ 5. Xác định a, b’, c và sử dụng công thức nghiệm thu gọn để giải các phương trình sau:
a) –4x2 + 2x + 5 = 0;
b)
c) x2 – 4x + 9 = 0.
Hướng dẫn giải
a) Ta có: a = –4, b’ = 1, c = 5 và ∆’ = b’2 – ac = 12 – (–4).5 = 21 > 0.
Do đó, phương trình có hai nghiệm phân biệt:
Vậy phương trình có hai nghiệm phân biệt là:
b) Ta có: và
Do đó, phương trình có nghiệm kép:
Vậy phương trình có nghiệm kép là:
c) Ta có: a = 1, b’ = –2, c = 9 và ∆’ = b’2 – ac = (–2)2 – 1.9 = –5 < 0.
Vậy phương trình vô nghiệm.
4. Tìm nghiệm của phương trình bậc hai bằng máy tính cầm tay
Sử dụng máy tính cầm tay, ta có thể dễ dàng tìm nghiệm của các phương trình bậc hai một ẩn.
Ví dụ 6. Sử dụng máy tính cầm tay, tìm nghiệm của các phương trình sau:
a) x2 – 12x + 4 = 0;
b)
c)
Hướng dẫn giải
Với một loại máy tính cầm tay, sau khi mở máy ta bấm phím để chuyển về chế độ giải phương trình bậc hai.
Tiếp theo, với từng phương trình, ta thực hiện như sau:
Chú ý: Để hiển thị kết quả xấp xỉ ở dạng số thập phân sau khi nhận kết quả ta bấm phím