Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Cánh Diều: tại đây
Câu hỏi khởi động trang 49 Toán lớp 10 Tập 1:
Rãnh dẫn nước phải có độ cao ít nhất là bao nhiêu xăng-ti-mét?
Lời giải:
Sau khi học Bài 4. Bất phương trình bậc hai một ẩn, ta có thể dùng ứng dụng của bất phương trình bậc hai một ẩn để giải quyết bài toán mở đầu như sau:
Khi chia tấm tôn đó thành ba phần rồi gấp hai bên lại theo một góc vuông như Hình 25 thì kích thước của mặt cắt ngang là x (cm) và 32 – 2x (cm). Khi đó diện tích mặt cắt ngang là (32 – 2x)x (cm2).
Ta thấy: Diện tích mặt cắt ngang của rãnh dẫn nước lớn hơn 120 cm2 khi và chỉ khi
(32 – 2x)x ≥ 120 ⇔ – 2x2 + 32x – 120 ≥ 0.
Tam thức – 2x2 + 32x – 120 có hai nghiệm x1 = 6, x2 = 10 và hệ số a = – 2 < 0. Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy tập hợp những giá trị của x sao cho tam thức – 2x2 + 32x – 120 mang dấu “+” là (6; 10).
Do đó tập nghiệm của bất phương trình – 2x2 + 32x – 120 ≥ 0 là [6; 10].
Vậy rãnh dẫn nước phải có độ cao ít nhất là 6 cm.
Hoạt động 1 trang 49 Toán lớp 10 Tập 1:
Lời giải:
Ta thấy VT của bất phương trình đã cho là 3x2 – 4x – 8, đây là một tam thức bậc hai có hệ số a = 3 > 0, b = – 4, c = – 8.
Luyện tập 1 trang 49 Toán lớp 10 Tập 1:
a) Cho hai ví dụ về bất phương trình bậc hai một ẩn.
b) Cho hai ví dụ về bất phương trình mà không phải là bất phương trình bậc hai một ẩn.
Lời giải:
a) Ví dụ về bất phương trình bậc hai một ẩn:
5x2 + 10x – 50 > 0;
– 7x2 + 3x – 5 ≤ 0;
…
b) Ví dụ về bất phương trình không phải bất phương trình bậc hai một ẩn:
8x2 – 9y > 0;
2x2 – 3y + z < 0; …
Hoạt động 2 trang 50 Toán lớp 10 Tập 1:
a) Lập bảng xét dấu của tam thức bậc hai f(x) = x2 – x – 2.
b) Giải bất phương trình x2 – x – 2 > 0.
Lời giải:
a) Tam thức bậc hai f(x) = x2 – x – 2 có ∆ = (– 1)2 – 4 . 1 . (– 2) = 9 > 0.
Do đó tam thức f(x) có hai nghiệm phân biệt là x1 = – 2, x2 = 1.
Lại có hệ số a = 1 > 0 nên ta có bảng xét dấu sau:
b) Dựa vào bảng xét dấu ở câu a, ta thấy x2 – x – 2 > 0 hay f(x) > 0 hay chính là tam thức f(x) mang dấu “+” khi (– ∞; – 2) ∪ (1; +∞).
Vậy tập nghiệm của bất phương trình x2 – x – 2 > 0 là (– ∞; – 2) ∪ (1; +∞).
Luyện tập 2 trang 50 Toán lớp 10 Tập 1:
a) 3x2 – 2x + 4 ≤ 0;
b) – x2 + 6x – 9 ≥ 0.
Lời giải:
a) Tam thức bậc hai 3x2 – 2x + 4 có ∆ = (– 2)2 – 4 . 3 . 4 = – 44 < 0 và hệ số a = 3 > 0.
Vậy 3x2 – 2x + 4 > 0 với mọi
x
∈
ℝ
.
Do đó không có giá trị nào của x để bất phương trình 3x2 – 2x + 4 ≤ 0
Vậy bất phương trình đã cho vô nghiệm.
b) Tam thức bậc hai – x2 + 6x – 9 có ∆ = 62 – 4 . (– 1) . (– 9) = 0.
Do đó nghiệm kép của tam thức là x = 3.
Lại có hệ số a = – 1.
Nên tam thức – x2 + 6x – 9 < 0 với mọi
x
∈
ℝ
\
3
.
Tại x = 3 thì – x2 + 6x – 9 = 0.
Do vậy chỉ có giá trị x = 3 để bất phương trình – x2 + 6x – 9 ≥ 0.
Vậy nghiệm của bất phương trình đã cho là x = 3.
Hoạt động 3 trang 50, 51 Toán lớp 10 Tập 1:
a) Bất phương trình: x2 – 4x + 3 > 0 (2).
Quan sát Hình 26, ta thấy bất phương trình (2) biểu diễn phần parabol (P) nằm phía trên của trục hoành.
b) Phần parabol (P) nằm phía trên trục hoành ứng với x < 1 hoặc x > 3.
Luyện tập 3 trang 51 Toán lớp 10 Tập 1:
a) x2 + 2x + 2 > 0;
b) – 3x2 + 2x – 1 > 0.
Lời giải:
a) Đặt y = x2 + 2x + 2.
Ta vẽ đồ thị hàm số bậc hai trên.
Ta có: a = 1, b = 2, c = 2 và ∆ = 22 – 4 . 1 . 2 = – 4 < 0.
– Tọa độ đỉnh I(– 1; 1).
– Trục đối xứng x = – 1.
– Giao điểm của parabol với trục tung là A(0; 2).
– Parabol không cắt trục hoành.
– Điểm đối xứng với điểm A(0; 2) qua trục đối xứng x = – 1 là B(– 2; 2).
Do a = 1 > 0 nên bề lõm của đồ thị hướng lên trên.
Ta có đồ thị hàm số y = x2 + 2x + 2 như hình dưới:
Quan sát đồ thị trên, ta thấy: x2 + 2x + 2 > 0 biểu diễn phần parabol y = x2 + 2x + 2 nằm phía trên trục hoành, tương ứng với mọi
x
∈
ℝ
.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình x2 + 2x + 2 > 0 là
ℝ
.
b) Đặt y = – 3x2 + 2x – 1.
Ta vẽ đồ thị hàm số bậc hai trên.
Ta có: a = – 3, b = 2, c = – 1, ∆ = 22 – 4 . (– 3) . (– 1) = – 8 < 0.
– Tọa độ đỉnh
I
1
3
;
−
2
3
.
– Trục đối xứng
x
=
1
3
.
– Giao của parabol với trục tung là A(0; – 1).
– Parabol không có giao điểm với trục hoành.
– Điểm đối xứng với điểm A(0; – 1) là điểm
B
2
3
;
−
1
.
Do a = – 3 < 0 nên đồ thị có bề lõm hướng xuống dưới.
Ta vẽ được đồ thị hàm số y = – 3x2 + 2x – 1 như hình dưới:
Quan sát đồ thị ta thấy: – 3x2 + 2x – 1 > 0 biểu diễn phần parabol nằm phía trên trục hoành, nhưng đồ thị hàm số y = – 3x2 + 2x – 1 nằm hoàn toàn phía dưới trục hoành.
Vậy bất phương trình đã cho vô nghiệm.
Luyện tập 4 trang 53 Toán lớp 10 Tập 1:
Lời giải:
Theo đề bài, ta có điều kiện của Q là:
Q
∈
ℕ
*
.
Giá bán 1 sản phẩm là 170 nghìn đồng, do đó giá bán Q sản phẩm là 170Q (nghìn đồng), đây chính là doanh thu sau khi bán Q sản phẩm.
Tổng chi phí để sản xuất Q sản phẩm là T = Q2 + 30Q + 3 300 (nghìn đồng).
Để có lãi thì doanh thu phải lớn hơn hoặc bằng chi phí sản xuất, do đó 170Q ≥ T hay T ≤ 170Q. Khi đó ta có: Q2 + 30Q + 3 300 ≤ 170Q
⇔ Q2 + (30Q – 170Q) + 3 300 ≤ 0
⇔ Q2 – 140Q + 3 300 ≤ 0, đây là một bất phương trình bậc hai một ẩn Q.
Tam thức bậc hai Q2 – 140Q + 3 300 có hai nghiệm là Q1 = 30, Q2 = 110 và có hệ số a = 1 > 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy tập hợp những giá trị của Q sao cho tam thức Q2 – 140Q + 3 300 mang dấu “–” là (30; 110).
Do đó tập nghiệm của bất phương trình Q2 – 1400Q + 3 300 ≤ 0 là [30; 110].
Vậy số sản phẩm được sản xuất trong khoảng từ 30 đến không quá 110 sản phẩm thì có lãi.
Bài 1 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Trong các bất phương trình sau, bất phương trình nào là bất phương trình bậc hai một ẩn? Vì sao?
a) – 2x + 2 < 0;
b)
1
2
y
2
−
2
y
+
1
≤
0
;
c) y2 + x2 – 2x ≥ 0.
Lời giải:
a) Bất phương trình – 2x + 2 < 0 không phải là bất phương trình bậc hai một ẩn, đây là bất phương trình bậc nhất một ẩn.
b)
1
2
y
2
−
2
y
+
1
≤
0
⇔
1
2
y
2
−
2
y
−
2
≤
0
, đây là bất phương trình bậc hai một ẩn với ẩn y.
c) Bất phương trình y2 + x2 – 2x ≥ 0 không phải là bất phương trình bậc hai một ẩn, do nó có hai ẩn x và y.
Bài 2 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Dựa vào đồ thị hàm số bậc hai y = f(x) trong mỗi Hình 30a, 30b, 30c, hãy viết tập nghiệm của mỗi bất phương trình sau: f(x) > 0, f(x) < 0; f(x) ≥ 0; f(x) ≤ 0.
Lời giải:
a) Quan sát đồ thị Hình 30 a, ta thấy:
+ f(x) > 0 biểu diễn phần parabol y = f(x) nằm phía trên trục hoành, tương ứng với x < 1 hoặc x > 4.
Do đó tập nghiệm của bất phương trình f(x) > 0 là (– ∞; 1) ∪ (4; + ∞).
Và tập nghiệm của bất phương trình f(x) ≥ 0 là (– ∞; 1] ∪ [4; + ∞).
+ f(x) < 0 biểu diễn phần parabol y = f(x) nằm phía dưới trục hoành, tương ứng với 1 < x < 4.
Do đó tập nghiệm của bất phương trình f(x) < 0 là (1; 4).
Và tập nghiệm của bất phương trình f(x) ≤ 0 là [1; 4].
b) Quan sát đồ thị Hình 30 b, ta thấy:
Tại x = 2 thì f(x) = 0.
+ f(x) > 0 biểu diễn phần parabol y = f(x) nằm phía trên trục hoành, tương ứng với x ≠ 2.
Do đó tập nghiệm của bất phương trình f(x) > 0 là
ℝ
\
2
.
Và tập nghiệm của bất phương trình f(x) ≥ 0 là
ℝ
.
+ f(x) < 0 biểu diễn phần parabol y = f(x) nằm phía dưới trục hoành, mà phần đồ thị nằm phía trên trục hoành.
Do đó bất phương trình f(x) < 0 vô nghiệm.
Và nghiệm của bất phương trình f(x) ≤ 0 là x = 2.
c) Quan sát đồ thị Hình 30 c, ta thấy phần parabol nằm hoàn toàn phía trên trục hoành, do đó f(x) > 0 với mọi
x
∈
ℝ
.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình f(x) > 0 là
x
∈
ℝ
và các bất phương trình f(x) < 0, f(x) ≥ 0, f(x) ≤ 0 vô nghiệm.
Bài 3 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Giải các bất phương trình bậc hai sau:
a) 2x2 – 5x + 3 > 0;
b) – x2 – 2x + 8 ≤ 0;
c) 4x2 – 12x + 9 < 0;
d) – 3x2 + 7x – 4 ≥ 0.
Lời giải:
a) 2x2 – 5x + 3 > 0
Tam thức bậc hai 2x2 – 5x + 3 có hai nghiệm x1 = 1, x2 =
3
2
và có hệ số a = 2 > 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy tập hợp những giá trị của x sao cho tam thức 2x2 – 5x + 3 mang dấu “+” là x < 1 hoặc x >
3
2
;.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình 2x2 – 5x + 3 > 0 là
−
∞
;
1
∪
3
2
;
+
∞
.
b) – x2 – 2x + 8 ≤ 0
Tam thức bậc hai – x2 – 2x + 8 có hai nghiệm là x1 = – 4, x2 = 2 và hệ số a = – 1 < 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy tập hợp những giá trị của x sao cho tam thức – x2 – 2x + 8 không dương là x ≤ – 4 hoặc x ≥ 2.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình – x2 – 2x + 8 là (– ∞; – 4] ∪ [2; + ∞).
c) 4x2 – 12x + 9 < 0
Tam thức bậc hai 4x2 – 12x + 9 có ∆ = (– 12)2 – 4 . 4 . 9 = 0.
Do đó tam thức trên có nghiệm kép là x =
3
2
.
Lại có hệ số a = 4 > 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai ta có: 4x2 – 12x + 9 > 0 với mọi
x
∈
ℝ
\
3
2
và 4x2 – 12x + 9 = 0 tại x =
3
2
.
Vậy không tồn tại giá trị nào của x để 4x2 – 12x + 9 < 0 hay bất phương trình đã cho vô nghiệm.
d) – 3x2 + 7x – 4 ≥ 0
Tam thức bậc hai – 3x2 + 7x – 4 có hai nghiệm x1 = 1, x2 =
4
3
và hệ số a = – 3 < 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy – 3x2 + 7x – 4 không âm khi
1
≤
x
≤
4
3
.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình – 3x2 + 7x – 4 ≥ 0 là
1
;
4
3
.
Bài 4 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Tìm m để phương trình 2x2 + (m + 1)x + m – 8 = 0 có nghiệm.
Lời giải:
Phương trình 2x2 + (m + 1)x + m – 8 = 0 (1) là phương trình bậc hai một ẩn với ẩn x và m là tham số.
Ta có: a = 2, b = m + 1, c = m – 8 và
∆ = (m + 1)2 – 4 . 2 . (m – 8) = m2 + 2m + 1 – 8m + 64 = m2 – 6m + 65.
Phương trình (1) có nghiệm khi và chỉ khi ∆ ≥ 0
⇔ m2 – 6m + 65 ≥ 0, đây là bất phương trình bậc hai một ẩn với ẩn m.
Ta giải bất phương trình trên.
Tam thức bậc hai m2 – 6m + 65 có ∆m = (– 6)2 – 4 . 1 . 65 = – 224 < 0 và hệ số am = 1 > 0.
Sử dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai, ta thấy tam thức m2 – 6m + 65 mang dấu dương với mọi .
Do đó m2 – 6m + 65 > 0 với mọi số thực m.
Vậy phương trình (1) luôn có nghiệm với mọi giá trị thực của m.
Bài 5 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Xét hệ tọa độ Oth trên mặt phẳng, trong đó trục Ot biểu thị thời gian t (tính bằng giây) và trục Oh biểu thị độ cao h (tính bằng mét). Một quả bóng được đá lên từ điểm A(0; 0,2) và chuyển động theo quỹ đạo là một cung parabol. Quả bóng đạt độ cao 8,5 m sau 1 giây và đạt độ cao 6 m sau 2 giây.
a) Hãy tìm hàm số bậc hai biểu thị quỹ đạo chuyển động của quả bóng.
b) Trong khoảng thời gian nào thì quả bóng vẫn chưa chạm đất?
Lời giải:
a) Giả sử hàm số có dạng: h = at2 + bt + c, trong đó h là độ cao, t là thời gian, a, b, c là các hằng số cần tìm với a ≠ 0.
Quỹ đạo của quả bóng là một parabol đi qua điểm A(0; 0,2) nên thay t = 0 và h = 0,2 vào hàm số ta được: c = 0,2.
Khi đó: h = at2 + bt + 0,2
Lại có quả bóng đạt độ cao 8,5 m sau 1 giây và 6 m sau 2 giây, do đó quỹ đạo của bóng là parabol đi qua các điểm có tọa độ (1; 8,5) và (2; 6).
Ta có hệ:
a
+
b
+
0
,
2
=
8
,
5
2
2
.
a
+
b
.2
+
0
,
2
=
6
Giải hệ trên ta được: a = – 5,4, b = 13,7 .
Vậy hàm số bậc hai biểu thị quỹ đạo chuyển động của quả bóng là: h = – 5,4t2 + 13,7t + 0,2.
b) Bóng chạm đất nếu khi độ cao h = 0, vậy bóng chưa chạm đất khi độ cao h > 0.
Hay – 5,4t2 + 13,7t + 0,2 > 0, đây là bất phương trình bậc hai một ẩn với ẩn t.
Tam thức bậc hai – 5,4t2 + 13,7t + 0,2 có hai nghiệm t1 =
137
108
−
19201
108
,
t
2
=
137
108
+
19201
108
.
Sử dụng định lí về dấu của tam thức bậc hai ta có – 5,4t2 + 13,7t + 0,2 > 0
⇔
137
108
−
19201
108
<
t
<
137
108
+
19201
108
Lại có: thời gian t > 0
Do đó:
0
<
t
<
137
108
+
19201
108
Mà
137
108
+
19201
108
≈
2
,
55
Vậy trong khoảng thời gian từ 0 đến 2,55 giây thì bóng vẫn chưa chạm đất.
Bài 6 trang 54 Toán lớp 10 Tập 1: Công ty An Bình thông báo giá tiền cho chuyến đi tham quan của một nhóm khách du lịch như sau:
10 khách đầu tiên có giá vé là 800 000 đồng/người. Nếu có nhiều hơn 10 người đăng kí thì cứ có thêm 1 người, giá vẽ sẽ giảm 10 000 đồng/người cho toàn bộ hành khách.
a) Gọi x là số lượng khách từ người thứ 11 trở lên của nhóm. Biểu thị doanh thu theo x.
b) Số người của nhóm khách du lịch nhiều nhất là bao nhiêu thì công ty không bị lỗ? Biết rằng chi phí thực sự cho chuyến đi là 700 000 đồng/người.
Lời giải:
a) x là số lượng khách từ người thứ 11 trở lên của nhóm. (x ∈ ℕ*)
Tổng số khách là: 10 + x (người)
Nếu có nhiều hơn 10 người đăng kí thì cứ có thêm 1 người, giá vẽ sẽ giảm 10 000 đồng/người cho toàn bộ hành khách, do đó giá tiền cho chuyến đi của một người khi có 10 + x người tham gia là: 800 000 – 10 000x (đồng).
Khi đó doanh thu của công ty là: y = (800 000 – 10 000x)(10 + x)
⇔ y = 8 000 000 + 800 000x – 100 000x – 10 000x2
⇔ y = – 10 000x2 + 700 000x + 8 000 000
Vậy doanh thu của công ty theo x là: y = – 10 000x2 + 700 000x + 8 000 000.
b) Chi phí thực sự cho chuyến đi là 700 000 đồng/người nên tổng chi phí cho 10 + x người tham gia là 700 000(10 + x) (đồng).
Để công ty không bị lỗ thì doanh thu phải lớn hơn hoặc bằng tổng chi phí.
Do đó y ≥ 700 000(10 + x)
⇔ – 10 000x2 + 700 000x + 8 000 000 ≥ 700 000(10 + x)
⇔ – 10 000x2 + 1 000 000 ≥ 0
⇔ x2 – 100 ≤ 0
Áp dụng định lý dấu của tam thức bậc hai, ta giải được bất phương trình trên.
Ta có: x2 – 100 ≤ 0 ⇔ – 10 ≤ x ≤ 10,
Mà x là số tự nhiên nên 0 ≤ x ≤ 10.
Do đó thêm nhiều nhất là 10 người nữa thì công ty không bị lỗ hay số người của nhóm khách du lịch lúc này là 10 + 10 = 20 người.
Vậy số người có nhóm du lịch nhiều nhất 20 người thì công ty không bị lỗ.