Phương trình trùng phương là gì? Cách giải phương trình trùng phương?
Chuyên đề Toán 9: Phương trình trùng phương
Phương trình trùng phương là gì? Cách giải phương trình trùng phương? Đây là một trong những câu hỏi thường gặp trong chương trình Toán lớp 9, đặc biệt quan trọng khi ôn thi vào lớp 10. Trong chuyên đề này, học sinh sẽ được tìm hiểu định nghĩa phương trình trùng phương, các bước giải bài toán và mẹo xử lý nhanh. Việc nắm vững cách giải phương trình trùng phương giúp học sinh tự tin hơn trong các bài kiểm tra và kỳ thi tuyển sinh. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!
- Chuyên đề Phương trình bậc hai chứa tham số Toán 9 (Có đáp án)
- Chuyên đề Tứ giác nội tiếp Toán 9 (Có đáp án)
- Tổng hợp các dạng Toán ôn thi vào 10 - Phần 1: Đại số
- Cách tính delta và delta phẩy phương trình bậc 2
Tài liệu sẽ đưa ra định nghĩa về phương trình trùng phương, cách giải và số nghiệm của phương trình này. Qua đó sẽ giúp các bạn học sinh hiểu rõ hơn về phương trình bậc hai và cách vận dụng vào giải các bài Toán lớp 9.
1. Phương trình trùng phương
Phương trình trùng phương là phương trình có dạng:
\(a{x^4} + b{x^2} + c = 0;\left( {a \ne 0} \right)\)
2. Cách giải phương trình trùng phương
Để giải phương trình trùng phương ta thực hiện làm như sau:
Bước 1. Ta đặt
\(t = {x^2}\) với điều kiện
\(t \ge 0\) do
\({x^2} \ge 0\).
Bước 2. Khi đó phương trình trở thành phương trình bậc hai ẩn t:
\(a{t^2} + bt + c = 0\).
Bước 3. Giải phương trình bậc hai ẩn t, kết hợp với điều kiện
\(t \ge 0\).
Bước 4. Với mỗi giá trị t tìm được, ta sẽ tìm được các nghiệm x tương ứng của phương trình.
3. Biện luận phương trình quy về phương trình bậc hai
Cho phương trình trùng phương
\(a{x^4} + b{x^2} + x = 0\) (1) với
\(a \ne 0\)
Ta đặt
\(t = {x^2}\) với điều kiện
\(t \ge 0\), phương trình trở thành phương trình bậc hai ẩn t:
\(a{t^2} + bt + c = 0\) (2)
- Phương trình (1) có 4 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi phương trình (2) có hai nghiệm dương phân biệt
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\Delta > 0\\
P > 0\\
S > 0
\end{array} \right.\) - Phương trình (1) có 3 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi phương trình (2) có một nghiệm dương và một nghiệm bằng 0
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\Delta > 0\\
P = 0\\
S > 0
\end{array} \right.\) - Phương trình (1) có 1 nghiệm khi và chỉ khi phương trình (2) có một nghiệm kép bằng 0 hoặc một nghiệm bằng 0 và nghiệm còn lại âm
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\Delta = 0\\
S = 0
\end{array} \right.\) hoặc
\(\left\{ \begin{array}{l}
P = 0\\
S < 0
\end{array} \right.\) - Phương trình (1) vô nghiệm khi và chỉ khi phương trình hai vô nghiệm hoặc có hai nghiệm âm
4. Giải phương trình trùng phương
Bài tập 1: Giải phương trình trùng phương:
\({x^4} + 7{x^2} + 10 = 0\)?
Hướng dẫn giải
Đặt
\(t = {x^2}\left( {t \ge 0} \right)\)
Phương trình trở thành
\({t^2} + 7t + 10 = 0\) (1)
Có
\(\Delta = {b^2} - 4ac = {7^2} - 4.1.10 = 49 - 40 = 9 > 0\)
Phương trình (1) có hai nghiệm phân biệt:
\({t_1} = \frac{{ - b + \sqrt \Delta }}{{2a}} = \frac{{ - 7 + 9}}{2} = 1\)(tm) và
\({t_2} = \frac{{ - b - \sqrt \Delta }}{{2a}} = \frac{{ - 7 - 9}}{2} = - 8\)(loại)
Với
\(t = 1 \Rightarrow {x^2} = 1 \Leftrightarrow x = \pm 1\)
Vậy phương trình có hai nghiệm phân biệt x = 1 hoặc x = -1
Bài tập 2: Giải và biện luận theo m số nghiệm của phương trình:
\(\left( {m + 2} \right){x^4} + 3{x^2} - 1 = 0\)
Hướng dẫn giải
Với
\(m + 2 = 0 \Leftrightarrow m = - 2\), phương trình đã cho trở thành:
\(3{x^2} - 1 = 0 \Leftrightarrow {x^2} = \frac{1}{3} \Leftrightarrow x = \pm \frac{{\sqrt 3 }}{3}\)(loại)
Với
\(m + 2 \ne 0 \Leftrightarrow m \ne - 2\), phương trình đã cho là phương trình trùng phương:
\(\left( {m + 2} \right){x^4} + 3{x^2} - 1 = 0\)(1)
Đặt
\(t = {x^2}\left( {t \ge 0} \right)\)
Phương trình trở thành
\(\left( {m + 2} \right){t^2} + 3t - 1 = 0\) (2)
Có
\(\Delta = {b^2} - 4ac = 9 - 4.\left( {m + 2} \right).\left( { - 1} \right) = 9 + 4m + 8 = 17 + 4m\),
\(P = \frac{{ - b}}{a} = \frac{{ - 3}}{{m + 2}} \ne 0\)và
\(S = \frac{c}{a} = \frac{{ - 1}}{{m + 2}} \ne 0\)
Có P khác 0 nên phương trình không có nghiệm bằng 0 nên phương trình (1) không có 3 nghiệm phân biệt hoặc 1 nghiệm
Phương trình (1) có 4 nghiệm phân biệt khi và chỉ khi phương trình (2) có hai nghiệm phân biệt dương
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\Delta > 0\\
P > 0\\
S > 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
17 + 4m > 0\\
\dfrac{{ - 3}}{{m + 2}} > 0\\
\dfrac{{ - 1}}{{m + 2}} > 0
\end{array} \right.\)
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
m > \dfrac{{ - 17}}{4}\\
m < - 2
\end{array} \right. \Leftrightarrow \dfrac{{ - 17}}{4} < m < - 2\)
Phương trình (1) vô nghiệm khi và chỉ khi phương trình (2) vô nghiệm hoặc hai nghiệm phân biệt âm
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\Delta < 0\\\left\{ \begin{array}{l}\Delta > 0\\P < 0\\S > 0\end{array} \right.\end{array} \right.\)
\(\Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}17 + 4m < 0\\\left\{ \begin{array}{l}17 + 4m > 0\\m + 2 < 0\\m + 2 > 0\end{array} \right.\end{array} \right.\)
\(\Leftrightarrow 17 + 4m < 0 \Leftrightarrow m < \frac{{ - 17}}{4}\)
Vậy với thì phương trình (1) có hai nghiệm phân biệt
\(\frac{{ - 17}}{4} < m < - 2\), phương trình (1) có bốn nghiệm phân biệt
\(m < \frac{{ - 17}}{4}\), phương trình (1) vô nghiệm.
Bài tập 3. Giải phương trình sau:
\((2x -
3)^{4} - 4(2x - 3)^{2} - 21 = 0\)?
Hướng dẫn giải
Đặt
\((2x - 3)^{2} = t;(t \geq
0)\)
Phương trình trở thành
\(t^{2} - 4t - 21 = 0\)
\(\Delta' = ( - 2)^{2} + 21 =
25\)
Suy ra phương trình có hai nghiệm phân biệt
\(\left\lbrack \begin{matrix}
t_{1} = 2 + \sqrt{21} = 7(TM) \\
t_{2} = 2 - \sqrt{21} = - 3(L) \\
\end{matrix} \right.\)
Với
\(t = 7 \Rightarrow (2x - 3)^{2} =
7\)
\(\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
2x - 3 = \sqrt{7} \\
2x - 3 = - \sqrt{7} \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix}
x = \dfrac{3 + \sqrt{7}}{2} \\
x = \dfrac{3 - \sqrt{7}}{2} \\
\end{matrix} \right.\)
Vậy phương trình
\((2x - 3)^{4} - 4(2x -
3)^{2} - 21 = 0\) có tập nghiệm
\(S =
\left\{ \frac{3 + \sqrt{7}}{2};\frac{3 - \sqrt{7}}{2}
\right\}\)
Bài tập 4. Tìm tất cả các nghiệm của phương trình trùng phương
\((5x - 19)\left( x^{4} - 7x^{2} + 6 \right) =
0\)?
Hướng dẫn giải
Ta có phương trình
\((5x - 19)\left( x^{4} - 7x^{2} + 6
\right) = 0\)
\(\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
5x - 19 = 0 \Leftrightarrow x = \dfrac{19}{5} \\
x^{4} - 7x^{2} + 6 = 0(*) \\
\end{matrix} \right.\)
Giải phương trình (*) ta có:
\(x^{4} - 7x^{2} + 6 = 0\)
Đặt
\(x^{2} = t;(t \geq 0)\)
Phương trình trở thành
\(t^{2} - 7t + 6 = 0\) vì
\(a + b + c = 0\)
Nên phương trình có nghiệm
\(\left\lbrack
\begin{matrix}
t_{1} = 1 \Rightarrow x^{2} = 1 \Leftrightarrow x = \pm 1 \\
t_{2} = 6 \Rightarrow x^{2} = 6 \Leftrightarrow x = \pm \sqrt{6} \\
\end{matrix} \right.\)
Vậy phương trình
\((5x - 19)\left( x^{4} -
7x^{2} + 6 \right) = 0\) có tập nghiệm
\(S = \left\{ \pm 1; \pm \sqrt{6}
\right\}\).
Bài tập 5. Phương trình
\(x^{4} - 6x^{2} -
7 = 0\) có bao nhiêu nghiệm?
Hướng dẫn giải
Đặt
\(x^{2} = t;(t \geq 0)\) ta được phương trình
\(t^{2} - 6t - 7 = 0\)
Phương trình:
\(t^{2} - 6t - 7 = 0
\Leftrightarrow (t + 1)(t - 7) = 0\)
\(\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
t + 1 = 0 \\
t - 7 = 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix}
t = - 1(L) \\
t = 7(tm)
\end{matrix} \right.\)
Với
\(t = 7\) ta có:
\(x^{2} = 7 \Leftrightarrow x = \pm
\sqrt{7}\)
Vậy phương trình đã cho có hai nghiệm.
Bài tập 6. Cho phương trình
\(x^{4} - (m +
2)x^{2} + m = 0\) (với m là tham số). Tìm tất cả các giá trị thực của tham số
\(m\) để:
a) Phương trình có bốn nghiệm phân biệt.
b) Phương trình có ba nghiệm phân biệt.
Hướng dẫn giải
Đặt
\(t = x^{2};(t \geq 0)\)
Khi đó phương trình đã cho trở thành
\(t^{2} - (m + 2)t + m = 0(*)\)
Ta có:
\(\Delta = \left\lbrack - (m + 2)
\right\rbrack^{2} - 4.1.m = m^{2} + 4m + 4 - 4m = m^{2} + 4\)
Vì
\(m^{2} + 4 > 0\) với mọi m nên phương trình (*) luôn có hai nghiệm phân biệt
\(x_{1};x_{2}\).
Áp dụng định lí Vi – et ta có:
\(\left\{ \begin{matrix}
S = x_{1} + x_{2} = m + 2 \\
P = x_{1}.x_{2} = m \\
\end{matrix} \right.\)
a) Để phương trình đã cho có bốn nghiệm phân biệt thì phương trình (*) có hai nghiệm dương phân biệt.
Khi đó:
\(\left\{ \begin{matrix}S > 0 \\P > 0 \\\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}m > 0 \\m + 2 > 0 \\\end{matrix} \right.\)
\(\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}m > 0 \\m > - 2 \\\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow m > 0\)
Vậy khi
\(m > 0\) thì phương trình đã cho có bốn nghiệm phân biệt.
b) Để phương trình đã cho có ba nghiệm phân biệt thì phương trình (*) có một nghiệm dương và một nghiệm bằng 0.
Khi đó:
\(\left\{ \begin{matrix}
S > 0 \\
P = 0 \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
m > 0 \\
m + 2 = 0 \\
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}
m > 0 \\
m = - 2 \\
\end{matrix} \right.\) (không tồn tại m)
Vậy không có giá trị của m thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Bài tập 7. Tìm tập nghiệm của các phương trình:
a)
\(4x^{4} - 5x^{2} - 9 = 0\) b)
\(x^{4} + 3x^{2} - 4 = 0\) c)
\(x^{4} + 2x^{2} - 8 = 0\)
Hướng dẫn giải
a) Ta có:
\(4x^{4} - 5x^{2} - 9 =
0\)
Đặt
\(x^{2} = t;(t \geq 0)\) ta được phương trình
\(4t^{2} - 5t - 9 =
0\)
Vì
\(a - b + c = 4 - ( - 5) - 9 =
0\)
Nên phương trình có hai nghiệm
\(t_{1} = -
1(ktm);t_{2} = \frac{9}{4}(tm)\)
Với
\(t = \frac{9}{4}\) ta có:
\(x^{2} = \frac{9}{4} \Rightarrow x = \pm
\frac{3}{2}\)
Vậy phương trình có hai nghiệm
\(x = \pm
\frac{3}{2}\).
b) Ta có:
\(x^{4} + 3x^{2} - 4 =
0\)
Đặt
\(x^{2} = t;(t \geq 0)\) ta được phương trình
\(t^{2} + 3t - 4 = 0\)
Vì
\(a + b + c = 1 + 3 + ( - 4) =
0\)
Nên phương trình có hai nghiệm
\(t_{1} =
1(tm);t_{2} = - 4(ktm)\)
Với
\(t = 1\) ta có:
\(x^{2} = 1 \Rightarrow x = \pm 1\)
Vậy phương trình có hai nghiệm
\(x = \pm
1\).
c) Ta có:
\(x^{4} + 2x^{2} - 8 =
0\)
Đặt
\(x^{2} = t;(t \geq 0)\) ta được phương trình
\(t^{2} + 2t - 8 = 0\)
\(\Leftrightarrow t^{2} + 4t - 2t - 8 =
0\)
\(\Leftrightarrow t(t + 4) - 2(t + 4) =
0\)
\(\Leftrightarrow (t - 2)(t + 4) =
0\)
\(\Leftrightarrow \left\lbrack
\begin{matrix}
t - 2 = 0 \\
t + 4 = 0
\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix}
t = 2(tm) \\
t = - 4(ktm)
\end{matrix} \right.\)
Với
\(t = 2\) ta có:
\(x^{2} = 2 \Rightarrow x = \pm
\sqrt{2}\)
Vậy phương trình có hai nghiệm
\(x = \pm
\sqrt{2}\).
5. Bài tập giải phương trình trùng phương
Bài 1: Giải các phương trình trùng phương dưới đây:
| a, |
b, |
c, |
| d, |
e, |
f, |
Bài 2: Không giải phương trình, hãy xét xem mỗi phương trình trùng phương sau đây có bao nhiêu nghiệm?
| a, |
b, |
| c, |
d, |
Bài 3: Tìm m để phương trình
\({x^4} - 2{x^2} + m - 1 = 0\) có 4 nghiệm phân biệt?
---------------------------------------------
Qua chuyên đề phương trình trùng phương Toán 9, các em đã nắm được khái niệm, cách nhận dạng và phương pháp giải chi tiết dạng toán quan trọng này. Đây là kiến thức không thể thiếu trong quá trình ôn thi vào lớp 10. Hãy luyện tập nhiều dạng bài khác nhau để thành thạo kỹ năng giải toán. Đừng quên theo dõi thêm các chuyên đề Toán 9 luyện thi vào lớp 10 khác để củng cố toàn diện kiến thức và đạt kết quả cao nhất trong kỳ thi sắp tới.