Bất phương trình bậc hai và cách giải (hay, chi tiết)



Với loạt Bất phương trình bậc hai và cách giải sẽ giúp học sinh nắm vững lý thuyết, biết cách làm bài tập từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Toán 10.

Bất phương trình bậc hai và cách giải

1. Lý thuyết

- Bất phương trình bậc hai ẩn x là bất phương trình dạng ax2+bx+c<0 (hoặc ax2+bx+c>0;ax2+bx+c0;ax2+bx+c0 ), trong đó a, b, c là những số thực đã cho, a0.

- Giải bất phương trình bậc hai ax2+bx+c<0 thực chất là tìm các khoảng mà trong đó f(x)=ax2+bx+c cùng dấu với hệ số a (trường hợp a < 0) hay trái dấu với hệ số a (trường hợp a > 0).

2. Các dạng toán

Dạng 3.1: Dấu của tam thức bậc hai

a. Phương pháp giải:

- Tam thức bậc hai (đối với x) là biểu thức dạng ax2+bx+c . Trong đó a, b, c là nhứng số cho trước với a#0 .

- Định lý về dấu của tam thức bậc hai: 

Cho f(x)=ax2+bx+c (a#0), Δ=b24ac .

Nếu Δ<0 thì f(x) luôn cùng dấu với hệ số a với mọi x .

Nếu Δ=0 thì f(x) luôn cùng dấu với hệ số a trừ khi x=b2a .

Nếu Δ>0 thì f(x) cùng dấu với hệ số a khi x<x1 hoặc x>x2 , trái dấu với hệ số a khi x1<x<x2  trong đó x1,x2(x1<x2) là hai nghiệm của f(x). 

Lưu ý: Có thể thay biệt thức Δ=b24ac  bằng biệt thức thu gọn Δ'=(b')2ac .

Ta có bảng xét dấu của tam thức bậc hai f(x)=ax2+bx+c (a#0) trong các trường hợp như sau:

Δ<0 : 

x

                                                                       + 

f(x)

                              Cùng dấu với a

 

Δ=0 : 

x

                                                  b2a                                         +

f(x)

Cùng dấu với a                    0            Cùng dấu với a

 

Δ>0 :

x

                       x1                            x2                           +

f(x)

    Cùng dấu với a    0      Trái dấu với a     0      Cùng dấu với a

 

Minh họa bằng đồ thị 

Bất phương trình bậc hai và cách giải hay, chi tiết

b. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Xét dấu tam thức fx=x24x+5 

Lời giải:

Ta có f(x) có hai nghiệm phân biệt x=1, x=-5 và hệ số a = -1 < 0 nên: 

f(x) > 0 khi x(5;1) ; f(x) < 0 khi x(;5)(1;+) .

Ví dụ 2: Xét dấu biểu thức fx=3x210x+34x5 .

Lời giải:

Ta có: 3x210x+3=0x=3x=134x5=0x=54. 

Lập bảng xét dấu:

x               13          54         3           +
3x210x+3            +       0     -      |    -     0      + 
4x-5             -       |      -     0    +    |      + 
f(x)             -      0     +     0    -     0      +

Dựa vào bảng xét dấu, ta thấy:

fx0x;1354;3 ; fx0x13;543;+ .

Dạng 3.2: Giải và biện luận bất phương trình bậc hai

a. Phương pháp giải:

Giải và biện luận bất phương trình bậc hai

Ta xét hai trường hợp:

+) Trường hợp 1: a = 0 (nếu có).

+) Trường hợp 2: a#0, ta có:

Bước 1: Tính Δ (hoặc Δ'

Bước 2: Dựa vào dấu của Δ (hoặc Δ')  và a, ta biện luận số nghiệm của bất phương trình

Bước 3: Kết luận.

b. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Giải và biện luận bất phương trình x2+2x+6m>0. 

Lời giải:

Đặt f(x)=x2+2x+6m 

Ta có Δ' = 1 - 6m; a = 1. Xét ba trường hợp:

+) Trường hợp 1: Nếu Δ'<0m>16f(x)>0x  . 

Suy ra tập nghiệm của bất phương trình là S= .

+) Trường hợp 2: Nếu Δ'=0m=16f(x)>0x\{-1}

Suy ra nghiệm của bất phương trình là S=\{-1} .

+) Trường hợp 3: Nếu Δ'>0m<16 .

Khi đó f(x) = 0 có hai nghiệm phân biệt x1=116m ; x2=1+16m ( dễ thấy x1<x2 ) f(x)>0khi​ x<x1 hoặc x>x2. Suy ra nghiệm của bất phương trình là S=;x1x2;+ . 

Vậy:

 Với m>16 tập nghiệm của bất phương trình là S= .

Với m=16 tập nghiệm của bất phương trình là S=\{-1} .

Với m<16 tập nghiệm của bất phương trình là S=;x1x2;+ với x1=116mx2=1+16m.

Ví dụ 2: Giải và biện luận bất phương trình 12x2 +2m+3x+m0. 

Lời giải:

Đặt f(x)=12x2 +2m+3x+m, ta có a = 12 và Δ'=(m3)20 

Khi đó, ta xét hai trường hợp:

+) Trường hợp 1: Nếu Δ'=0m=3 , suy ra f(x)0x . Do đó, nghiệm của bất phương trình là x=b2a=12 .

+) Trường hợp 2: Nếu Δ'>0m3 , suy ra f(x) = 0 có hai nghiệm phân biệt x1=12;x2=m6 

Xét hai khả năng sau:

Khả năng 1: Nếu x1<x2m<3 

Khi đó, theo định lý về dấu của tam thức bậc hai, tập nghiệm của bất phương trình là S=12;m6 

Khả năng 2: Nếu x1>x2m>3 

Khi đó, theo định lý về dấu của tam thức bậc hai, tập nghiệm của bất phương trình là S=m6;12 

Vậy: Với m = 3 tập nghiệm của bất phương trình là S=12 .

Với m < 3 tập nghiệm của bất phương trình là S=12;m6 .

Với m > 3 tập nghiệm của bất phương trình là S=m6;12 .

Dạng 3.3: Bất phương trình chứa căn thức

a. Phương pháp giải:

Sử dụng các công thức: 

+) f(x)g(x)f(x)0g(x)0f(x)g2(x) 

+) f(x)g(x)g(x)<0f(x)0g(x)0f(x)g2(x)  

b. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Giải bất phương trình x2+2x1 .

Lời giải:

Ta có x2+2x1x10x2+20x2+2x22x+1  

x12x1x1x12 (vô lý).

Vậy bất phương trình vô nghiệm.

Ví dụ 2: Tìm tập nghiệm S của bất phương trình x22x15>2x+5 .

Lời giải:

Ta có: x22x15>2x+5x22x1502x+5<02x+50x22x15>2x+52    

x3x5x<52x523x2+22x+40<0x3x524<x<103x3.

Vậy tập nghiệm của bất phương trình đã cho là: S=;  3 .

3. Bài tập tự luyện

3.1 Tự luận

Câu 1: Tìm tất cả các nghiệm nguyên của bất phương trình 2x23x150 

Lời giải:

Xét fx=2x23x15 .

fx=0x=3±1294  .

Ta có bảng xét dấu:

x              31294          3+1294         +
f(x)             +           0           -            0         +

Tập nghiệm của bất phương trình là S=31294;3+1294 .

Do đó bất phương trình có 6 nghiệm nguyên là: -2; -1; 0; 1; 2; 3. 

Câu 2: Xét dấu biểu thức: f(x)=x24 .

Lời giải:

Ta có f(x) có hai nghiệm phân biệt x = -2, x = 2 và hệ số a = 1 > 0 nên: 

f(x) < 0 khi x(2;2) ; f(x) > 0 khi x(;2)(2;+).

Câu 3: Xét dấu biểu thức: f(x)=x24x+4.

Lời giải:

x24x+4=0x=2 . Ta có bảng xét dấu:

x                               2                          +
x24x+4                    +              0             +

Vậy f(x) > 0 với x\{2} .

Câu 4: Giải bất phương trình xx+52x2+2. 

Lời giải:

Bất phương trình xx+52x2+2x2+5x2x2+4x25x+40 

Xét phương trình x25x+4=0x1x4=0x=1x=4. 

Lập bảng xét dấu:

x                   1             4              +
x25x+4              +         0       -     0        + 

Dựa vào bảng xét dấu, ta thấy x25x+40x;14;+. 

Câu 5: Có bao nhiêu giá trị nguyên dương của x thỏa mãn x+3x241x+2<2x2xx2 ?

Lời giải:

Điều kiện: x240x+202xx20x0x±2. 

Bất phương trình:

x+3x241x+2<2x2xx2x+3x241x+2+2xx22x<02x+9x24<0.

Bảng xét dấu:

x              92           -2             2            +
2x+9              -         0     +      |     +      |     +  
x24             +         |     +      0     -      0     + 
f(x)             -          0    +       ||    -      ||    +  

Dựa vào bảng xét dấu, ta thấy 2x+9x24<0x;922;2. 

Vậy chỉ có duy nhất một giá trị nguyên dương của x (x = 1) thỏa mãn yêu cầu.

Câu 6: Tìm các giá trị của m để biểu thức f(x)=x2+(m+1)x+2m+7>0  x .

Lời giải:

Ta có: fx>0,xa>0Δ<01>0m+1242m+7<0 

m26m27<03<m<9 .

Câu 7: Tìm tất cả các giá trị thực của tham số m để bất phương trình: m+1x22m+1x+40 (1) có tập nghiệm S=R ?

Lời giải:

+) Trường hợp 1: m+1=0m=1 

Bất phương trình (1) trở thành 40xR ( Luôn đúng) (*)

+) Trường hợp 2: m+10m1 

Bất phương trình (1) có tập nghiệm S=R 

a>0Δ'0m+1>0Δ'=m22m301<m3**

Từ (*) và (**) ta suy ra với 1m3 thì bất phương trình có tập nghiệm S=R.

Câu 8: Tìm tất cả các giá trị của tham số m để tam thức bậc hai f(x) sau đây thỏa mãn fx=x2+2x+m2018<0 , x .

Lời giải:

Vì tam thức bậc hai f(x) có hệ số a = -1 < 0 nên fx<0,  x khi và chỉ khi Δ'<011m2018<0m2017<0m<2017.

Câu 9: Bất phương trình 2x12x3 có bao nhiêu nghiệm nguyên thuộc khoảng (0; 7)?

Lời giải:

Ta có: 2x12x32x102x302x12x32

x12x324x214x+100

x32x1x52x52  

Kết hợp điều kiện: x0;7x , suy ra x3;4;5;6 .

Vậy bất phương trình có 4 nghiệm nguyên thuộc khoảng (0; 7).

Câu 10: Tìm tập nghiệm của bất phương trình x2+20172018x .

Lời giải:

x2+20172018xx2+20170x0x2+20172018x2

x0x210x0x1x1 x1

Vậy tập nghiệm của bất phương trình đã cho là T=1;+.

3.2 Trắc nghiệm

Câu 1: Cho tam thức fx=ax2+bx+ca0,Δ=b24ac. Ta có fx0 với x khi và chỉ khi:

A. a<0Δ0 .   

B. a0Δ<0 .    

C. a<0Δ0 .   

D. a>0Δ0 .

Lời giải:

Chọn A.

Áp dụng định lý về dấu của tam thức bậc hai ta có: fx0 với x khi và chỉ khi a<0Δ0 .

Câu 2: Cho hàm số y=fx=ax2+bx+c có đồ thị như hình vẽ. Đặt Δ=b24ac , tìm dấu của a và Δ .

Bất phương trình bậc hai và cách giải hay, chi tiết

A. a > 0, Δ>0 .     

B. a < 0, Δ>0 .     

C. a > 0, Δ=0 .     

D. a < 0, Δ=0.

Lời giải:

Chọn  A.

Đồ thị hàm số là một parabol có bề lõm quay lên nên a > 0 và đồ thị hàm số cắt trục Ox tại hai điểm phân biệt nên Δ>0 .

Câu 3: Cho tam thức bậc hai f(x)=ax2+bx+c   (a0) . Mệnh đề nào sau đây đúng?

A. Nếu Δ>0 thì f(x) luôn cùng dấu với hệ số a, với mọi x .

B. Nếu Δ<0 thì f(x) luôn trái dấu với hệ số a, với mọi x .

C. Nếu Δ=0 thì f(x) luôn cùng dấu với hệ số a, với mọi x\b2a .

D. Nếu Δ<0 thì f(x) luôn cùng dấu với hệ số b, với mọi x .

Lời giải:

Chọn C. Theo định lý về dấu tam thức bậc hai

Câu 4: Gọi S là tập nghiệm của bất phương trình x28x+70 . Trong các tập hợp sau, tập nào không là tập con của S?

A. ;0 .  

B. 6;+ .   

C. 8;+ .   

D. ;1 .

Lời giải:

Chọn B.

Ta có x28x+70x1x7 .

Suy ra tập nghiệm của bất phương trình là S=;17;+ .

Do đó 6;+S .

Câu 5: Tìm tất cả các giá trị của tham số m để phương trình  x2+mx+4=0 có nghiệm

A. 4m4 .       

B.  m4 hoặc m4 .

C. m2 hoặc m2 .   

D. 2m2 .

Lời giải:

Chọn B.

Phương trình x2+mx+4=0 có nghiệm Δ0m2160m4  hoặc m4 .

Câu 6: Tam thức fx=x2+2m1x+m23m+4  không âm với mọi giá trị của x khi

A. m<3 .     

B. m3 .     

C. m3 .   

D. m3 .

Lời giải:

Chọn D.

Yêu cầu bài toán fx0,x 

x2+2m1x+m23m+40,x

Δ'=m12m23m+40

m30 m3 .

Vậy m3 thỏa mãn yêu cầu bài toán.

Câu 7: Tìm tất cả các giá trị của tham số m để bất phương trình x2m+2x+8m+10 vô nghiệm.

A. m0;28 .       

B. m;028;+ .

C. m;028;+ .        

Dm0;28 .

Lời giải:

Chọn D.

Bất phương trình vô nghiệm khi và chỉ khi Δ=m+2248m+1<0m228m<00<m<28.

Câu 8: Bất phương trình x2+6x5>82x có nghiệm là:

A. 5<x3 .      

B. 3<x5 . 

C. 2<x3 . 

D. 3x2 .

Lời giải:

Chọn  B.

Ta có: x2+6x5>82xx2+6x5082x<082x0x2+6x5>82x2 

1x5x>4x43<x<2353<x5  .

Vậy nghiệm của bất phương trình là 3<x5 .

Câu 9: Số nghiệm nguyên của bất phương trình 2x2+1x+1  là:

A. 3.  

B. 1.   

C. 4.  

D. 2.

Lời giải:

Chọn B.

Ta có: 2x2+1x+1x+102x2+102x2+1x+12 

x+10x22x+10x+10x120 x=1 

Vậy bất phương trình đã cho có 1 nghiệm nguyên.

Câu 10: Nghiệm của bất phương trình 3x1x+20 (1) là:

A. x13 .     

B. 2<x<13 .       

C. x13  x2 . 

D. 2<x13 .

Lời giải:

Chọn D.

Điều kiện xác định: x > -2.

13x10x13 (do x+2>0 với mọi x > -2)

Kết hợp điều kiện   suy ra nghiệm của bất phương trình là 2<x13 .

Bài tập bổ sung

Bài 1. Tìm tất cả các nghiệm nguyên của bất phương trình 3x2 − 2x − 12 ≤ 0.

Bài 2. Xét dấu biểu thức: f(x)= 2x2 − 8.

Bài 3. Giải bất phương trình x(x + 2) ≤ 3(x2 + 3).

Bài 4. Tìm m để biểu thức fx=2x2+m+2x+2m+5>0  x.

Bài 5. Tìm tất cả các giá trị của tham số m để tam thức bậc hai f(x) sau đây thỏa mãn fx=2x2+2x+m20>0  x.

Xem thêm phương pháp giải các dạng bài tập Toán lớp 10 hay, chi tiết khác:

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, SÁCH LUYỆN THI DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 10

Bộ giáo án, bài giảng powerpoint, đề thi, sách dành cho giáo viên và gia sư dành cho phụ huynh tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official

Tổng đài hỗ trợ đăng ký : 084 283 45 85

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.




Giải bài tập lớp 10 sách mới các môn học
Tài liệu giáo viên