Các Chuyên đề Toán học Lớp 9 - Chủ đề 4: Giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc hai

Nội dung text: Các Chuyên đề Toán học Lớp 9 - Chủ đề 4: Giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc hai

1. 1 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 GIẢI BÀI TOÁN Chủ đề 4 BẰNG CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI D. GIẢI BÀI TOÁN BẰNG CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI D. GIẢI BÀI TOÁN BẰNG CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI.............................1 . KIẾN THỨC CẦN NHỚ ..................................................................................................2 . PHÂN DẠNG TOÁN.......................................................................................................2 Dạng 1. Toán về quan hệ số ................................................................................................2 Ví dụ minh họa:.................................................................................................................2 Bài tập tự luyện:.................................................................................................................3 Dạng 2: Toán chuyển động..................................................................................................4 Ví dụ minh họa:.................................................................................................................4 Bài tập tự luyện:...............................................................................................................10 Dạng 3: Toán về năng suất – Khối lượng công việc - %...............................................12 Ví dụ minh họa:...............................................................................................................12 Bài tập tự luyện:...............................................................................................................15 Dạng 4: Toán có nội dung hình học.................................................................................17 Ví dụ minh họa:...............................................................................................................17 Bài tập tự luyện:...............................................................................................................18 Dạng 5. Các dạng toán khác ..............................................................................................19 Ví dụ minh họa:...............................................................................................................19 Bài tập tự luyện:...............................................................................................................21
2. 2 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 . KIẾN THỨC CẦN NHỚ Giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc hai gồm ba bước: Bước 1. Lập phương trình của bài toán: - Chọn ẩn số và đặt điều kiện cho ẩn số. - Biểu diễn các đại lượng chưa biết theo ẩn và theo đại lượng đã biết. - Lập phương trình bậc hai biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng. Bước 2. Giải phương trình bậc hai vừa tìm được Bước 3. Trả lời: Kiểm tra xem trong các nghiệm của phương trình, nghiệm nào thỏa mãn điều kiện của ẩn, nghiệm nào không thỏa mãn, rồi kết luận. - Đối với giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc hai một ẩn cũng tương tự như cách giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc nhất một ẩn. Tuy nhiên có những bài toán chúng ta có có kết hợp giữa giải hệ phương trình và phương trình bậc hai mà các em đã từng gặp ở chủ đề 3. Vì vậy việc lựa chọn ẩn số và cũng như giải toán có thể các em sẽ phân vân. Vì vậy hãy cùng nghiên cứu chủ đề 4: Giải bài toán bằng cách lập phương trình bậc hai (hệ phương trình đưa về giải theo phương trình bậc hai) từ đó hình thành kỹ năng giải dạng toán này nhé! . PHÂN DẠNG TOÁN Dạng 1. Toán về quan hệ số ✓ Số có hai, chữ số được ký hiệu là ab Giá trị của số: ab 10a b ; (Đk: 1 a 9 và 0 b 9, a,b N) ✓ Số có ba, chữ số được ký hiệu là abc abc = 100a +10b + c, (Đk: 1 a 9 và 0 b, c 9; a, b, c N) ✓ Tổng hai số x; y là: x y ✓ Tổng bình phương hai số x, y là: x2 y2 ✓ Bình phương của tổng hai số x, y là: x y 2 1 1 ✓ Tổng nghịch đảo hai số x, y là: . x y Ví dụ minh họa: Bài 1: Tìm hai số tự nhiên liên tiếp có tổng các bình phương của nó là 85. Hướng dẫn giải Gọi số bé là x ( x N ). Số tự nhiên kề sau là x + 1.
3. 3 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 Vì tổng các bình phương của nó là 85 nên ta có phương trình: x2 x 1 2 85 x2 x2 2x 1 85 2x2 2x 84 0 x2 x 42 0 b2 4ac 12 4.1.( 42) 169 0 169 13 1 13 x1 6 (tho¶ m·n ®iÒu kiÖn) Phương trình có hai nghiệm: 2 1 13 x 7 (lo¹i) 2 2 Vậy hai số phải tìm là 6 và 7. Bài 2: Một phân số có tử số bé hơn mẫu số là 11. Nếu bớt tử số đi 5 đơn vị và tăng mẫu số lên 4 đơn vị thì sẽ được phân số mới là nghịch đảo của phân số đã cho. Tìm phân số đó Hướng dẫn giải Gọi tử số của phân số của phân số cần tìm là x thì mẫu số của phân số cần là x 11 (đk: x Z; x 0, x 11) x Phân số cần tìm là x 11 Khi bớt tử số đi 7 đơn vị và tăng mẫu số 4 đơn vị ta được phân số x 7 (Điều kiện : x 15 ) x 15 x x 15 Theo bài ra ta có phương trình : x 11 x 7 5 Giải PT tìm x 5 vậy phân số cần tìm là . 6 Bài tập tự luyện: Bài A.01: Tìm hai số biết rằng hai lần số thứ nhất hơn ba lần số thứ hai là 9 và hiệu các bình phương của chúng bằng 119. Bài A.02: Tìm hai số biết rằng tổng chúng là 17 và tổng lập phương của chúng bằng 1241. Bài A.03: Tích của hai số tự nhiên lien tiếp lớn hơn tổng của chúng là 109. Tìm hai số đó.
4. 4 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 Bài A.04: Cho một số có hai chữ số. Tổng hai chữ số của chúng bằng 10. Tích hai chữ số ấy nhỏ hơn số đã cho là 12. Tìm số đã cho. Dạng 2: Toán chuyển động 1. Toán chuyển động có ba đại lượng: S v.t Quãng đường Vận tốc Thời gian S: quãng đường S v Vận tốc Quãng đường : Thời gian v: vận tốc t S t Thời gian Quãng đường : Vận tốc. t: thời gian v Các đơn vị của ba đại lượng phải phù hợp với nhau. Nếu quãng đường tính bằng ki-lô- mét, vận tốc tính bằng ki-lô-mét/giờ thì thời gian phải tính bằng giờ. + Nếu hai xe đi ngược chiều nhau cùng xuất phát khi gặp nhau lần đầu: Thời gian hai xe đi được là như nhau, Tổng quãng đường hai xe đã đi đúng bằng khoảng cách ban đầu giữa hai xe. + Nếu hai phương tiện chuyển động cùng chiều từ hai địa điểm khác nhau là A và B, xe từ A chuyển động nhanh hơn xe từ B thì khi xe từ A đuổi kịp xe từ B ta luôn có hiệu quãng đường đi được của xe từ A với quãng đường đi được của xe từ B bằng quãng đường AB 2. Chuyển động với ngoại lực tác động: (lực cản, lực đẩy); (thường áp dụng với chuyển động cùng dòng nước với các vật như ca nô, tàu xuồng, thuyền): Đối với chuyển động cùng dòng nước Vận tốc khi nước đứng yên = vận tốc riêng. Vận tốc xuôi dòng = vận tốc riêng + vận tốc dòng nước Vận tốc ngược dòng = vận tốc riêng – vận tốc dòng nước Vận tốc của dòng nước là vận tốc của một vật trôi tự nhiên theo dòng nước (Vận tốc riêng của vật đó bằng 0) Đối với chuyển động có ngoại lực tác động như lực gió ta giải tương tự như bài toán chuyển động cùng dòng nước. Ví dụ minh họa: Bài 1: Một người đi xe đạp từ A đến B cách nhau 36 km. Khi đi từ B trở về A, người đó tăng vận tốc thêm 3 km/h, vì vậy thời gian về ít hơn thời gian đi là 36 phút. Tính vận tốc của người đi xe đạp khi đi từ A đến B. Hướng dẫn giải
5. 5 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 Gọi vận tốc của người đi xe đạp khi đi từ A đến B là x km/h, x 0 . 36 Thời gian của người đi xe đạp khi đi từ A đến B là (giờ) x Vận tốc của người đi xe đạp khi đi từ B đến A là x+3 (km/h) 36 Thời gian của người đi xe đạp khi đi từ B đến A là (giờ) x 3 36 36 36 Ta có phương trình: x x 3 60 x 12 Giải phương trình này ra hai nghiệm x 15 loai  Vậy vận tốc của người đi xe đạp khi đi từ A đến B là 12 km/h Bài 2: Hai người đi xe đạp cùng xuất phát từ A để đến B với vận tốc bằng nhau. 2 Đi được quãng đường, người thứ nhất bị hỏng xe nên dừng lại 20 phút và đón ô tô 3 quay về A, còn người thứ hai không dừng lại mà tiếp tục đi với vận tốc cũ để tới B.Biết rằng khoảng cách từ A đến B là 60 km, vận tốc ô tô hơn vận tốc xe đạp là 48 km/h và khi người thứ hai tới B thì người thứ nhất đã về A trước đó 40 phút. Tính vận tốc của xe đạp Hướng dẫn giải Gọi x (km/h) là vận tốc của xe đạp, thì x 48 (km/h) là vận tốc của ô tô. Điều kiện: x > 0 60 km A C B oâ toâ xe ñaïp 2 Hai người cùng đi xe đạp một đoạn đường AC = AB = 40km 3 Đoạn đường còn lại người thứ hai đi xe đạp để đến B là: CB AB AC 20 km
6. 6 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 40 Thời gian người thứ nhất đi ô tô từ C đến A là: (giờ) và người thứ hai đi từ C x + 48 20 đến B là: (giờ) x 40 1 20 2 40 20 Theo giả thiết, ta có phương trình: + = - +1 = x + 48 3 x 3 x + 48 x Giải phương trình trên: 40x + x x + 48 = 20 x + 48 hay x2 + 68x -960 = 0 Giải phương trình ta được hai nghiệm: x1 = -80 < 0 (loại) và x2 = 12 (t/m) Vậy vận tốc của xe đạp là: 12 km/h Bài 3: Khoảng cách giữa hai bến sông A và B là 48 km. Một canô đi từ bến A đến bến B, rồi quay lại bến A. Thời gian cả đi và về là 5 giờ (không tính thời gian nghỉ). Tính vận tốc của canô trong nước yên lặng, biết rằng vận tốc của dòng nước là 4 km/h. Hướng dẫn giải Gọi vận tốc canô trong nước yên lặng là x (km/h, x 4) Vận tốc canô khi nước xuôi dòng là x 4 và thời gian canô chạy khi nước xuôi dòng là 48 . x 4 Vận tốc canô khi nước ngược dòng là x 4 và thời gian canô chạy khi nước ngược 48 dòng là . x 4 48 48 Theo giả thiết ta có phương trình 5 x 4 x 4 pt 48(x 4 x 4) 5(x2 16) 5x2 96x 80 0 Giải phương trình ta được x 0,8 (loại), x 20 (thỏa mãn) Vậy vận tốc canô trong nước yên lặng là 20 km/h Bài 4: Một xe ô tô đi từ A đến B cách nhau 180km. Sau khi đi được 2 giờ, ô tô dừng lại để đổ xăng và nghỉ ngơi mất 15 phút rồi tiếp tục đi với vận tốc tăng thêm 20 km/h và đến B đúng giờ đã định. Tìm vận tốc ban đầu của xe ô tô. Hướng dẫn giải
7. 7 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 Gọi x (km/h) là vận tốc ban đầu của xe ô tô ( điều kiện: x > 0) Thì vận tốc lúc sau của ô tô là x + 20 (km/h) Quãng đường đi được sau 2 giờ là: 2x (km) Quãng đường đi sau khi nghỉ ngơi là: 180 – 2x (km) 180 1 180 2x Viết được phương trình: 2 x 4 x 20 Hay x2 180x –14400 0 Tìm được x 60 (thỏa mãn) ; x 240 (loại) Vậy vận tốc ban dầu của xe là 60km/h. Bài 5: Trên một vùng biển được xem như bằng phẳng và không có chướng ngại vật. Vào lúc 6 giờ có một tàu cá đi thẳng qua tọa độ X theo hướng Từ Nam đến Bắc với vận tốc không đổi. Đến 7 giờ một tàu du lịch cũng đi thẳng qua tọa độ X theo hướng từ Đông sang Tây với vận tốc lớn hơn vận tốc tàu cá 12 km/h. Đến 8 giờ khoảng cách giữa hai tầu là 60 km. Tính vận tốc của mỗi tàu. Hướng dẫn giải Gọi vận tốc của tàu cá là: x (km/h), điều kiện: x > 0 Vận tốc của tàu du lịch là: x 12 (km/h ) Đến 8 giờ thì hai tàu cách nhau khoảng AB = 60 (km) lúc đó, thời gian tàu cá đã đi là: 8 – 6 = 2 (giờ) thời gian tàu du lịch đã đi là: 8 – 7 = 1 (giờ) Giả sử tàu cá đến điểm A, tàu du lịch đến điểm B Tàu cá đã đi đoạn XA = 2x (km) Tàu du lịch đã đi đoạn XB 1. x 12 x 12 (km) Vì XA  XB (do hai phương Bắc – Nam và Đông –Tây vuông góc nhau) Nên theo định lý Pytago, ta có: XA2 XB2 AB2 (2x)2 (x 12)2 602 5x2 24x 3456 0 x1 28,8 (L) x2 24 (TM ) Vậy vận tốc của tàu cá và tàu du lịch lần lượt là: 24 km/h và 36 km/h
8. 8 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 Bài 6: Một ca nô xuôi dòng từ bến sông A đến bến sông B cách nhau 24 km ; cùng lúc đó, cũng từ A về B một bè nứa trôi với vận tốc dòng nước là 4 km/h. Khi đến B ca nô quay lại ngay và gặp bè nứa tại địa điểm C cách A là 8 km. Tính vận tốc thực của ca nô. Hướng dẫn giải Do ca nô xuất phát từ A cùng với bè nứa nên thời gian của ca nô bằng thời gian bè nứa: 8 2 (h) 4 Gọi vận tốc của ca nô là x (km/h) (x>4) 24 24 8 24 16 Theo bài ta có: 2 2 x 4 x 4 x 4 x 4 2 x 0 2x 40x 0 x 20 x 0 loại, x 20 thỏa mãn Vậy vận tốc thực của ca nô là 20 km/h Bài 7: Trên quãng đường AB, một xe máy đi từ A đến B cùng lúc đó một xe ôtô đi từ B đến A, sau 4 giờ hai xe gặp nhau và tiếp tục đi thì xe ôto đến A sớm hơn xe máy đến B là 6 giờ. Tính thời gian mỗi xe đi hết quãng đường AB. Hướng dẫn giải Gọi x (h) là thời gian xe máy đi hết quãng đường AB (đk: x>4) Gọi y (h) là thời gian ôtô đi hết quãng đường AB (đk: y>4 ) 1 Trong 1 giờ xe máy đi được: (quãng đường) x 1 Trong 1 giờ xe ô tô đi được: (quãng đường) y 1 1 1 Trong 1 giờ hai xe đi được: (1) x y 4 Mà thời gian xe ô tô về đến A sớm hơn xe máy về đến B là 6 giờ nên: x – y = 6 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
9. 9 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 1 1 1 1 1 1 x2 14x 24 0 x y 4 x x 6 4 ( điều kiện: x 6 ) y 2 6 x y 6 y x 6 Giải phương trình x2 14x 24 0 được: x = 12 (thỏa mãn); hoặc x = 2 (loại) Với x = 12, tìm được y = 6. Do đó, nghiệm của hệ là (12;6) Vậy thời gian xe máy đi hết quãng đường AB là 12 giờ, ôtô đi hết quãng đường AB là 6 giờ. Bài 8: Cho quãng đường từ địa điểm A tới địa điểm B dài 90 km. Lúc 6 giờ một xe máy đi từ A để tới B. Lúc 6 giờ 30 phút cùng ngày, một ô tô cũng đi từ A để tới B với vận tốc lớn hơn vận tốc xe máy 15 km/h (Hai xe chạy trên cùng một con đường đã cho). Hai xe nói trên đều đến B cùng lúc. Tính vận tốc mỗi xe. Hướng dẫn giải 1 Xe máy đi trước ô tô thời gian là : 6 giờ 30 phút - 6 giờ = 30 phút = h . 2 Gọi vận tốc của xe máy là x ( km/h ) ( x > 0 ) Vì vận tốc ô tô lớn hơn vận tốc xe máy 15 km/h nên vận tốc của ô tô là x + 15 (km/h) 90 Thời gian xe máy đi hết quãng đường AB là : (h) x 90 Thời gian ô tô đi hết quãng đường AB là : (h) x 15 1 Do xe máy đi trước ô tô giờ và hai xe đều tới B cùng một lúc nên ta có phương trình: 2 90 1 90 x 2 x 15 90.2.(x 15) x(x 15) 90.2x 180x 2700 x2 15x 180x x2 15x 2700 0b Ta có : 152 4.( 2700) 11025 0 ; 11025 105 15 105 x 60 ( không thỏa mãn điều kiện ) 1 2
10. 10 CÁC CHUYÊN ĐỀ TOÁN 9 15 105 x 45 ( thỏa mãn điều kiện ) 2 2 Vậy vận tốc của xe máy là 45 ( km/h ) , vận tốc của ô tô là 45 + 15 = 60 ( km/h Bài tập tự luyện: Bài B.01: Một người đi xe máy từ A đến B với vận tốc 25km / h . Lúc về người đó đi với vận tốc 30km / h nên thời gian về ít hơn thời gian đi là 20 phút. Tính quãng đường AB. Bài B.02: Một ô tô phải đi qua quãng đường AB dài 60 km trong một thời gian nhất định. Xe đi nửa đầu quãng đường với vận tốc hơn dự định là 10 km/h và đi nửa sau kém hơn dự định 6 km/h. Biết ô tô đã đến đúng như dự định. Tính thời gian người đó dự định đi quãng đường AB. Bài B.03: Lúc 6 giờ, một ô tô xuất phát từ A đến B với vận tốc trung bình 40 km/h. Khi đến B, người lái xe làm nhiệm vụ giao nhận hang trong 30 phút rồi cho xe quay trở về A với vận tốc trung bình 30 km/h. Tính quãng đường AB biết rằng ô tô về đến A lúc 10 giờ cùng ngày. Bài B.04: Một ô tô chạy trên quãng đường AB. Lúc đi ô tô chạy với vận tốc 35 km/h, lúc về chạy với vận tốc 42 km/h, vì vậy thời gian về ít hơn thời gian đi nửa giờ. Tính chiều dài quãng đường AB. Toán về chuyển động ngược chiều. Bài B.05: Khoảng cách giữa Hà Nội và Thái Bình là 110 km. Một người đi xe máy từ Hà Nội về Thái Bình với vận tốc 45 km/h. Một người đi xe máy từ Thái Bình lên Hà Nội với vận tốc 30 km/h. Hỏi sau mấy giờ họ gặp nhau? Bài B.06: Hai người đi bộ khởi hành ở hai địa điểm cách nhau 4,18 km đi ngược chiều nhau để gặp nhau. Người thứ nhất mỗi giờ đi được 5,7 km . Người thứ hai mỗi giờ đi được 6,3km nhưng xuất phát sau người thứ nhất 4 phút. Hỏi người thứ hai đi trong bao lâu thì gặp người thứ nhất. Bài B.07: Hai người đi xe đạp cùng lúc, ngược chiều nhu từ hai địa điểm A và B cách nhau 42 km và gặp nhau sau 2 giờ. Tính vận tốc của mỗi người, biết rằng người đi từ A mỗi giờ đi nhanh hơn người đi từ B là 3 km. Bài B.08. Hai người cùng đi xe đạp từ hai tỉnh A và B cách nhau 60 km đi ngược chiều nhau và gặp nhau sau 2 giờ. Tính vận tốc của mỗi người biết rằng người đi từ A mỗi giờ đi nhanh hơn người đi từ B là 2 km.