Giải phương trình chứa căn
Chuyên đề Toán 9: Giải phương trình chứa căn thức
Bài tập Toán 9: Giải phương trình vô tỉ là chuyên đề ôn thi vào lớp 10 hay, hướng dẫn các em học sinh cách giải phương trình chứa căn, kèm bài tập vận dụng cho các em tham khảo và luyện tập.
A. Cách giải phương trình chứa căn thức
Dạng 1: Sử dụng biến đổi đại số
Phương pháp:
- Thêm bớt hạng tử.
- Nâng lên lũy thừa cả hai vế.
- Phép nhân liên hợp.
…
Từ đó các phép biển đổi đại số đó ta đi giải phương trình đơn giản hơn mà ta đã biết cách giải.
Ví dụ 1: Giải phương trình
\(\sqrt{x^{2} + \frac{1}{3}x - \frac{2}{9}
- \sqrt{x^{2} - \frac{2}{3}x + \frac{1}{9}}} = \frac{1}{3}\left( 3x^{3}
- x^{2} + 6x - 2 \right)\ \\)
Hướng dẫn giải
Điều kiện:
\(VP \geq 0 \Leftrightarrow x
\geq \frac{1}{3}\)
\((1) \Leftrightarrow \sqrt{x^{2} +
\frac{1}{3}x - \frac{2}{9} - \sqrt{\left( x - \frac{1}{3} \right)^{2}}}
= \frac{1}{3}(3x - 1)\left( x^{2} + 2 \right)\)
\(\Leftrightarrow \sqrt{x^{2} -
\frac{2}{3}x - \frac{1}{9}} = \frac{1}{3}(3x - 1)\left( x^{2} + 2
\right)\)
\(\Leftrightarrow \sqrt{\left( x -
\frac{1}{3} \right)^{2}} = \frac{1}{3}(3x - 1)\left( x^{2} + 2
\right)\)
\(\Leftrightarrow x - \frac{1}{3} =
\frac{1}{3}(3x - 1)\left( x^{2} + 2 \right) \Leftrightarrow x =
\frac{1}{3}.\)
Vậy phương trình đã cho có tập nghiệm
\(S = \left\{ \frac{1}{3}
\right\}.\)
Ví dụ 2: Giải phương trình:
\(\sqrt{3x + 1} -
\sqrt{6 - x} + 3x^{2} - 14x - 8 = 0\ (*)\).
Hướng dẫn giải
Điều kiện xác định:
\(- \frac{1}{3} \leq x \leq
6.\)
\((*) \Leftrightarrow \left( \sqrt{3x + 1}
- 4 \right) + \left( 1 - \sqrt{6 - x} \right) + 3x^{2} - 14x - 5 =
0\)
\(\Leftrightarrow (x - 5)\left\lbrack
\frac{3}{\sqrt{3x + 1} + 4} + \frac{1}{\sqrt{6 - x} + 1} + (3x + 1)
\right\rbrack = 0\)
Với
\(- \frac{1}{3} \leq x \leq 6\) thì
\(\left\lbrack \frac{3}{\sqrt{3x + 1} + 4}
+ \frac{1}{\sqrt{6 - x} + 1} + (3x + 1) \right\rbrack >
0\)
Khi đó
\(x - 5 = 0 \Leftrightarrow x =
5(tm)\)
Vậy phương trình có tập nghiệm
\(S =
\left\{ 5 \right\}\).
Dạng 2: Đặt ẩn phụ
Phương pháp: Đặt một ẩn, hai hoặc ba biểu thức phức tạp bằng ẩn mới (gọi là ẩn phụ) và giải phương trình thu được sau đó tìm nghiệm.
Loại 1: Sử dụng một ẩn phụ
Loại 2: Sử dụng hai ẩn phụ
Loại 3: Sử dụng cả ẩn phụ và ẩn chính để đưa về hệ phương trình đối xứng.
Loại 4: Sử dụng cả ẩn phụ và ẩn chính để đưa về phương trình bậc hai một ẩn.
Ví dụ: Giải phương trình:
\(\sqrt{x^{4} +
x^{2} + 1} + \sqrt{3}\left( x^{2} + 1 \right) = 3\sqrt{3}x.\)
Hướng dẫn giải
Với
\(x = 0\) không phải là nghiệm của phương trình trên.
Với
\(x \neq 0\) ta chia hai vế của phương trình cho
\(x\) ta được
\(\sqrt{x^{2} + \frac{1}{x^{2}} + 1} +
\sqrt{3}\left( x + \frac{1}{x} \right) = 3\sqrt{3}\).
Đặt
\(t = x + \frac{1}{x} \geq 2\) (Bất đẳng thức Cauchy)
Phương trình trở thành
\(\sqrt{t^{2} - 1} =
\sqrt{3}(3 - t)\)
\(\Leftrightarrow
\left\{ \begin{matrix}
t \leq 3 \\
t^{2} - 9t + 14 = 0 \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow t = 2\)
(thỏa mãn).
Với
\(t = 2 \Leftrightarrow x + \frac{1}{x}
= 2 \Leftrightarrow x = 1.\)
Vậy phương trình đã cho có tập nghiệm
\(S =
\left\{ 1 \right\}\).
Ví dụ: Giải phương trình:
\(x^{3} + 1 =
2\sqrt[3]{2x - 1}.\)
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho tương đương:
\(x^{3} + 2x =2x - 1 + 2\sqrt[3]{2x - 1}\).
Đặt
\(t = \sqrt[3]{2x - 1}.\)
Ta được
\(x^{3} + 2x = t^{3} +
2t\)
\(\Leftrightarrow (x - t)\left( x^{2} + xt
+ t^{2} \right) + 2(x - t) = 0\)
\(\Leftrightarrow (x - t)\left( x^{2} + xt
+ t^{2} + 2 \right) = 0\)
Vì
\(x^{2} + xt + t^{2} + 2 = \left( x +
\frac{t}{2} \right)^{2} + \frac{3t^{2}}{4} + 2 > 0.\)
Nên
\(x = t\)
\(\Leftrightarrow (x - 1)\left( x^{2} + x -
1 \right) = 0\)
\(\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
x = 1 \\
x^{2} + x - 1 = 0 \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix}
x = 1 \\
x = \dfrac{- 1 + \sqrt{5}}{2} \\
x = \dfrac{- 1 - \sqrt{5}}{2} \\
\end{matrix} \right.\)
Vậy
\(S = \left\{ 1;\frac{- 1 +
\sqrt{5}}{2};\frac{- 1 - \sqrt{5}}{2} \right\}\).
Ví dụ. Giải phương trình:
\(\sqrt{x + 1} +
\sqrt{x + 6} = 5\).
Hướng dẫn giải
Điều kiện:
\(\left\{ \begin{matrix}
x + 1 \geq 0 \\
x + 6 \geq 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow x \geq - 1\)
Đặt
\(\sqrt{x + 1} = t \geq 0\) => x + 1 = t2, ta có phương trình
\(t + \sqrt{t^{2} + 5} = 5 \Leftrightarrow
\sqrt{t^{2} + 5} = 5 - t\) (*)
Điều kiện (*) là: 5 – t ≥ 0 ⬄ t ≤ 5, BÌNH PHƯƠNG 2 VẾ của (*) ta có
t2 + 5 = 25 – 10t + t2 ⬄ t = 2 (thỏa mãn điều kiện của 0 ≤ t ≤ 5)
\(\sqrt{x + 1} = 2 \Leftrightarrow x +
1 = 4 \Leftrightarrow x = 3\)
Vậy phương trình có nghiệm x = 3.
Ví dụ. Giải phương trình:
\(\sqrt{x + 1} +
\sqrt{x + 6} = 5\).
Hướng dẫn giải
Điều kiện:
\(\left\{ \begin{matrix}
x + 1 \geq 0 \\
x + 6 \geq 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow x \geq - 1\)
Đặt
\(\sqrt{x + 1} = t \geq 0\) => x + 1 = t2, ta có phương trình
\(t + \sqrt{t^{2} + 5} = 5 \Leftrightarrow
\sqrt{t^{2} + 5} = 5 - t\) (*)
Điều kiện (*) là: 5 – t ≥ 0 ⬄ t ≤ 5, BÌNH PHƯƠNG 2 VẾ của (*) ta có
t2 + 5 = 25 – 10t + t2 ⬄ t = 2 (thỏa mãn điều kiện của 0 ≤ t ≤ 5)
=>
\(\sqrt{x + 1} = 2 \Leftrightarrow x
+ 1 = 4 \Leftrightarrow x = 3\)
Vậy phương trình có nghiệm x = 3.
Dạng 3: Đánh giá
Phương pháp: Phương trình
\(f(x) =
g(x)\)nếu luôn có
\(\left\{
\begin{matrix}
f(x) \geq m \\
g(x) \leq m \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
f(x) = m \\
g(x) = m \\
\end{matrix} \right.\)
Ví dụ: Giải phương trình:
a)
\(\sqrt{3x^{2} + 6x + 7} + \sqrt{5x^{2}
+ 10x + 14} = 4 - 2x - x^{2}.\)
b)
\(\frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{x + 1}} +
\sqrt{x} = \sqrt{x + 9}.\)
Hướng dẫn giải
a) Phương trình đã cho
\(\Leftrightarrow
\sqrt{3(x + 1)^{2} + 4} + \sqrt{5(x + 1)^{2} + 9} = 5 - (x +
1)^{2}\)
Ta có:
\(\left\{ \begin{matrix}
VT \geq 5 \\
VP \leq 5 \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow VT = VP = 5.\)
Dấu “
\(=\)” xảy ra
\(\Leftrightarrow x + 1 = 0 \Leftrightarrow x = -
1.\)
Vậy
\(S = \left\{ \frac{21 + \sqrt{41}}{2}
\right\}\).
b) Điều kiện:
\(x \geq 0.\)
Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki:
\((ax +
by)^{2} \leq \left( a^{2} + b^{2} \right)\left( x^{2} + y^{2}
\right).\)
Dấu “
\(=\)” xảy ra
\(\Leftrightarrow \frac{a}{x} =
\frac{b}{y}\).
\(\left( \frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{x + 1}} +
\sqrt{x} \right)^{2} \leq \left\lbrack \left( 2\sqrt{2} \right)^{2} + x
+ 1 \right\rbrack\left\lbrack \frac{1}{x + 1} + \left(
\frac{\sqrt{x}}{\sqrt{x + 1}} \right)^{2} \right\rbrack = x +
9\)
Dấu “
\(=\)” xảy ra
\(\Leftrightarrow \frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{x + 1}} =
\frac{1}{\sqrt{x}} \Leftrightarrow x = \frac{1}{7}\)
Vậy phương trình đã cho có tập nghiệm:
\(S = \left\{ \frac{1}{7}
\right\}\).
Ví dụ. Giải phương trình
\(\sqrt{x + 4 -
4\sqrt{x}} - \sqrt{x + 9 - 6\sqrt{x}} = 1\) (*)
Hướng dẫn giải
Điều kiện xác định: x ≥ 0
Với phương trình này ta dễ dàng nhận thấy:
\(x + 4 - 4\sqrt{x} = \left( \sqrt{x} - 2
\right)^{2}\)
\(x + 9 - 6\sqrt{x} = \left( \sqrt{x} - 3
\right)^{2}\)
Phương trình (*) tương đương:
\(\left|
\sqrt{x} - 2 \right| - \left| \sqrt{x} - 3 \right| = 1\)
TH1: Nếu
\(\left\{ \begin{matrix}
\sqrt{x} - 2 \geq 0 \\
\sqrt{x} - 3 \geq 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \sqrt{x} \geq 3 \Leftrightarrow x
\geq 9\) ta có:
0.
\(\sqrt{x}\) = 0 => Phương trình có vô số nghiệm x ≥ 0
TH2: Nếu
\(\left\{ \begin{matrix}
\sqrt{x} - 2 \geq 0 \\
\sqrt{x} - 3 < 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x \geq 4 \\
x < 9
\end{matrix} \right.\) ta có:
\(\left( \sqrt{x} - 2 \right) - \left( 3 -
\sqrt{x} \right) = 1 \Leftrightarrow 2\sqrt{x} = 6 \Leftrightarrow x =
9\) (Loại)
TH3: Nếu
\(\left\{ \begin{matrix}
\sqrt{x} - 2 < 0 \\
\sqrt{x} - 3 \geq 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x < 4 \\
x \geq 9
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow x \in \varnothing\)
TH4: Nếu
\(\left\{ \begin{matrix}
\sqrt{x} - 2 < 0 \\
\sqrt{x} - 3 < 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \sqrt{x} < 2 \Leftrightarrow x
< 4\) ta có:
\(\left( 2 - \sqrt{x} \right) - \left( 3 -
\sqrt{x} \right) = 1 \Leftrightarrow 0.\sqrt{x} = 2\)
=> Phương trình có vô nghiệm
Kết luận: Vậy phương trình có vô số nghiệm x ≥ 0
Ví dụ: Giải phương trình
\(\sqrt{3x^{2} +
6x + 12} + \sqrt{5x^{4} - 10x^{2} + 30} = 8\)
Hướng dẫn giải
Nhận xét:
3x2 + 6x + 12 = 3(x2 + 2x + 1) + 9 = 3(x + 1)2 + 9 ≥ 9
=>
\(\sqrt{3x^{2} + 6x + 12}\) ≥ 3
5x4 - 10x2 + 30 = 5(x2 - 2x + 1) + 25 = 5(x - 1)2 + 25 ≥ 25
=>
\(\sqrt{5x^{4} - 10x^{2} +
30}\) ≥ 5
Do đó:
\(\sqrt{3x^{2} + 6x + 12} +
\sqrt{5x^{4} - 10x^{2} + 30} \geq 8\)
Phương trình thỏa mãn:
⬄
\(\left\{ \begin{matrix}
\sqrt{3x^{2} + 6x + 12} = 3 \\
\sqrt{5x^{4} - 10x^{2} + 30} = 5
\end{matrix} \right.\)
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
3(x + 1)^{2} + 9\ = \ 9 \\
5\left( x^{2} - 1 \right)^{2} + 25\ = \ 25
\end{matrix} \right.\)
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
x + 1 = 0 \\
x^{2} - 1 = 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow x = - 1\)
Vậy phương trình có nghiệm x = - 1.
B. Bài tập tự rèn luyện
Bài 1: Giải phương trình:
\(10\sqrt{x^{3} +
1} = 3\left( x^{2} + 2 \right)\).
Bài 2: Giải phương trình
\(\sqrt{4x^{2} + 5x
+ 1} - 2\sqrt{x^{2} - x + 1} = 9x - 3.\)
Bài 3: Giải phương trình
\(2x^{2} + 3x + 7
= (x + 5)\sqrt{2x^{2} + 1}\).
Bài 4: Giải phương trình
\(\sqrt{x^{2} - 2x
+ 17} - 5|x - 1| = 4\ (**)\).
Bài 5. Giải phương trình:
\(\sqrt{3x^{2} +
6x + 7} + \sqrt{5x^{2} + 10x + 14} = 4 - 2x - x^{2}\).
Bài 6. Giải phương trình
\(x^{2} - 2x +
3\sqrt{x^{2} - 2x - 3} = 7\).
----------------------------------------------
Mời bạn đọc tải tài liệu tham khảo đầy đủ của chúng tôi!