Biện luận hệ phương trình bậc hai


Bài viết hướng dẫn phương pháp giải và biện luận phương trình bậc hai một ẩn, nội dung bài viết gồm 3 phần: trình bày phương pháp, ví dụ minh họa và các bài tập rèn luyện, các ví dụ và bài tập trong bài viết đều được phân tích và giải chi tiết.

1. Phương pháp giải và biện luận phương trình bậc hai một ẩn
Các bước giải và biện luận phương trình dạng $a{x^2} + bx + c = 0:$ • Nếu $a=0$: Phương trình trở thành: $bx + c = 0$, khi đó: + Nếu $b \ne 0$, phương trình $\Leftrightarrow x = – \frac{c}{b}$, do đó phương trình có nghiệm duy nhất $x = – \frac{c}{b}.$ + Nếu $b = 0$, phương trình trở thành $0x + c = 0$, ta tiếp tục xét 2 trường hợp: Trường hợp 1: Với $c = 0$, phương trình nghiệm đúng với mọi $x \in R.$ Trường hợp 2: Với $c ≠ 0$, phương trình vô nghiệm. • Nếu $a\ne 0$: xét $\Delta ={{b}^{2}}-4ac:$ + Trường hợp 1: Nếu $\Delta >0$, phương trình có hai nghiệm phân biệt $x=\frac{-b\pm \sqrt{\Delta }}{2a}.$ + Trường hợp 2: Nếu $\Delta =0$, phương trình có nghiệm kép $x=-\frac{b}{2a}.$

+ Trường hợp 3: Nếu $\Delta <0$, phương trình vô nghiệm.

12:07:2305/03/2019

Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu 2 cách giải trên đối với phương trình bậc nhất 2 ẩn. Giải các bài tập về hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn với từng phương pháp cộng đại số và phương pháp thế, đồng thời tìm hiểu các dạng toán về phương trình bậc nhất 2 ẩn, từ đó để thấy ưu điểm của mỗi phương pháp và vận dụng linh hoạt trong mỗi bài toán cụ thể.

I. Tóm tắt lý thuyết về phương trình bậc nhất 2 ẩn

1. Phương trình bậc nhất 2 ẩn

- Phương trình bậc nhất hai ẩn: ax + by = c với a, b, c ∈ R (a2 + b2 ≠ 0)

- Tập nghiệm của phương trình bậc nhất hai ẩn: Phương trình bậc nhất hai ẩn ax + by = c luôn luôn có vô số nghiệm. Tập nghiệm của nó được biểu diễn bởi đường thẳng (d):  ax + by = c

  • Nếu a ≠ 0, b ≠ 0 thì đường thẳng (d) là đồ thị hàm số :
    Biện luận hệ phương trình bậc hai
  • Nếu a ≠ 0, b = 0 thì phương trình trở thành ax = c hay x = c/a và đường thẳng (d) song song hoặc trùng với trục tung
  • Nếu a = 0, b ≠ 0 thì phương trình trở thành by = c hay y = c/b và đường thẳng (d) song song hoặc trùng với trục hoành

2. Hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn

+ Hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 , trong đó a, b, c, a’, b’, c’ ∈ R

+ Minh họa tập nghiệm của hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn

- Gọi (d): ax + by = c, (d’): a’x + b’y = c’, khi đó ta có:

  • (d) // (d’) thì hệ vô nghiệm
  • (d) cắt (d’) thì hệ có nghiệm duy nhất
  • (d) ≡ (d’) thì hệ có vô số nghiệm

+ Hệ phương trình tương đương: Hệ hai phương trình tương đương với nhau nếu chúng có cùng tập nghiệm

II. Cách giải hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn

1. Giải hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn bằng phương pháp cộng đại số

a) Quy tắc cộng đại số

- Quy tắc cộng đại số dùng để biến đổi một hệ phương trình thành hệ phương trình tương đương gồm hai bước:

- Bước 1: Cộng hay trừ từng vế hai phương trình của hệ phương trình đã cho để được một phương trình mới.

- Bước 2: Dùng phương trình mới ấy thay thế cho một trong hai phương trình của hệ (và giữ nguyên phương trình kia).

b) Cách giải hệ phương trình bằng phương pháp cộng đại số.

- Bước 1: Nhân các vế của hai phương trình với số thích hợp (nếu cần) sao cho các hệ số của một ẩn nào đó trong hai phương trình của hệ bằng nhau hoặc đối nhau.

- Bước 2: Sử dụng quy tắc cộng đại số để được hệ phương trình mới, trong đó có một phương trình mà hệ số của một trong hai ẩn bằng 0 (tức là phương trình một ẩn).

- Bước 3: Giải phương trình một ẩn vừa thu được rồi suy ra nghiệm của hệ đã cho.

 Ví dụ: Giải các hệ PT bậc nhất 2 ẩn sau bằng PP cộng đại số:

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Lời giải:

a)

Biện luận hệ phương trình bậc hai
  (lấy PT(1) + PT(2))

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 (lấy PT(1) - PT(2))

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

2. Giải hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn bằng phương pháp thế

a) Quy tắc thế

- Quy tắc thế dùng để biến đổi một hệ phương trình thành hệ phương trình tương đương. Quy tắc thế bao gồm hai bước sau:

- Bước 1: Từ một phương trình của hệ đã cho (coi là phương trình thức nhất), ta biểu diễn một ẩn theo ẩn kia rồi thế vào phương trình thức hai để được một phương trình mới (chỉ còn một ẩn).

- Bước 2: Dùng phương trình mới ấy để thay thế cho phương trình thức hai trong hệ (phương trình thức nhất cũng thường được thay thế bởi hệ thức biểu diễn một ẩn theo ẩn kia có được ở bước 1).

b) Cách giải hệ phương trình bằng phương pháp thế

- Bước 1: Dùng quy tắc thế để biến đổi phương trình đã cho để được một hệ phương trình mới, trong đó có một phương trình một ẩn.

- Bước 2: Giải phương trình một ẩn vừa có, rồi suy ra nghiệm của hệ đã cho.

 Ví dụ: Giải hệ phương trình sau bằng phương pháp thế

a)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Lời giải:

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

b) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

III. Một số dạng toán phương trình bậc nhất 2 ẩn

Dạng 1: Giải hệ phương trình bằng phương pháp thế

* Phương pháp: xem phần tóm tắt lý thuyết

Bài 12 trang 15 sgk toán 9 tập 2: Giải các hệ phương trình sau bằng phương pháp thế

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
   b) 
Biện luận hệ phương trình bậc hai

c) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Giải bài 12 trang 15 sgk toán 9 tập 2:

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (10;7)

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (11/19;-6/19)

c)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (25/19;-21/19)

* Nhận xét: Qua bài 12 này, các em thấy phương pháp thế sẽ sử dụng thuận tiện hơn khi 1 trong phương trình của hệ có các hệ số của x hoặc y là 1 hoặc -1. Khi đó chỉ cần rút x hoặc y ở phương trình có hệ số là 1 hoặc -1 này và thay vào phương trình còn lại để giải hệ.

- Đối với các hệ PT trình mà không có hệ số nào của x và y là 1 hoặc -1 thì việc sử dụng phương pháp thế làm phát sinh các phân số và việc cộng trừ dễ làm ta sai sót hơn như bài 13 dưới đây.

Bài 13 trang 15 sgk toán 9 tập 2: Giải hệ PT sau bằng phương pháp thế

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
     b)
Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Giải bài Bài 13 trang 15 sgk toán 9 tập 2:

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (7;5)

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (3;3/2)

Dạng 2: Giải hệ phương trình bằng phương pháp cộng đại số

* Phương pháp: xem phần tóm tắt lý thuyết

Bài 20 trang 19 sgk toán 9 tập 2: Giải các hệ PT sau bằng PP cộng đại số

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
     b)
Biện luận hệ phương trình bậc hai

c)

Biện luận hệ phương trình bậc hai
   d)
Biện luận hệ phương trình bậc hai

e)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Lời giải bài 20 trang 19 sgk toán 9 tập 2:

a)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  Lưu ý: Lấy PT(1)+PT(2)

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (2;-3)

b)

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  Lưu ý: Lấy PT(1)-PT(2)

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (2;-3)

c)

Biện luận hệ phương trình bậc hai
  (Nhân 2 vế PT(2) với 2 để hệ số của x ở 2 PT bằng nhau)

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  (lấy PT(1) - PT(2))

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (2;-3)

d)

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 (Nhân 2 vế PT(1) với 3, 2 vế PT(2) với 2)

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  (Lấy PT(1)-PT(2))

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (-1;0)

e) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 (Nhân 2 vế PT(1) với 5)

  

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 (Lấy PT(1)-PT(2))

  ⇒ Kết luận: hệ PT có nghiệm duy nhất (5;3)

* Nhận xét: Khi không có bất kỳ hệ số nào của x, y là 1 hay -1 thì phương pháp cộng đại số giúp các em đỡ nhầm lẫn hơn trong phép tính.

Dạng 3: Giải hệ phương trình bằng phương pháp đặt ẩn phụ

* Phương pháp:

- Bước 1: Đặt điều kiện để hệ có nghĩa

- Bước 2: Đặt ẩn phụ và điều kiện của ẩn phụ

- Bước 3: Giải hệ theo các ẩn phụ đã đặt (sử dụng pp thế hoặc pp cộng đại số)

- Bước 4: Trở lại ẩn ban đầu để tìm nghiệm của hệ

 Ví dụ: Giải hệ phương trình sau

a) 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
    b) 
Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Lời giải:

a) Điều kiện: x, y ≠ 0 (mẫu số khác 0).

 Đặt: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 ta có hệ ban đầu trở thành:

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

- trở lại ẩn ban đầu x và y ta có:

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 ⇒ thỏa điều kiện, nên hệ có nghiệm duy nhất (1;1)

b) Điều kiện: x ≠ -1 và y ≠ 3 (mẫu số khác 0)

 Đặt: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 ta có hệ ban đầu trở thành:

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 Trở lại ẩn ban đầu x và y ta có: 

 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
 

⇒ thỏa điều kiện, nên hệ có nghiệm duy nhất (-5/4;6)

Dạng 4: Xác định tọa độ giao điểm của 2 đường thẳng

* Phương pháp:

- Tọa độ giao điểm chính là nghiệm của hệ được tạo bởi 2 phương trình đường thẳng đã cho.

 Ví dụ: Tìm tọa độ giao điểm của 2 đường thẳng sau:

a) d1: 2x - y = 3 và d2: x + y = 3

b)  d1: 2x + y = 5 và d2: x - 3y = 6

* Lời giải:

a) Tọa độ điểm I là giao của d1 và d2 là nghiệm của hệ: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 - Giải hệ bằng 1 trong 2 phương pháp cộng đại số hoặc thế:

⇒ Tọa độ giao điểm I của d1 và d2 là (2;1).

b) Tọa độ điểm I là giao của d1 và d2 là nghiệm của hệ: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai
Biện luận hệ phương trình bậc hai

⇒ Tọa độ giao điểm I của d1 và d2 là (4;-2).

Dạng 5: Giải và biện luận hệ phương trình

* Phương pháp:

+ Từ một phương trình của hệ, rút y theo x (sử dụng phương pháp thế) rồi thay vào phương trình còn lại để được phương trình dạng ax +b = 0, rồi thực hiện các bước biện luận như sau:

- Nếu a ≠ 0, thì x = b/a; thay vào biểu thức để tìm y; hệ có nghiệm duy nhất.

- Nếu a = 0, ta có, 0.x = b:

  _ Nếu b = 0 thì hệ có vô số nghiệm

  _ Nếu b ≠ 0 thì hệ vô nghiệm

 Ví dụ: Giải biện luận hệ phương trình sau: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Lời giải

- Từ PT(1) ta có: y = mx - 2m, thế vào PT(2) ta được:

  x - m(mx-2m) = m + 1

⇔ x - m2x + 2m2 = m + 1

⇔ (1 - m2)x = -2m2 + m + 1

⇔ (1 - m)(1 + m)x = 1 - m2 + m - m2

⇔ (1 - m)(1 + m)x = (1 - m)(1+m)+ m(1 - m)

⇔ (1 - m)(1 + m)x = (1 - m)(1+m)+ m(1 - m)

⇔ (1 - m)(1 + m)x = (1 - m)(1+2m)     (3)

* Nếu m ≠ ±1, ta có: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

  khi đó: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

⇒ Hệ có nghiệm duy nhất: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

* Nếu m = -1, thay vào (3) ta được: 0.x = -2 ⇒ hệ vô nghiệm

* Nếu m = 1, thay vào (3) ta được: 0.x = 0 ⇒ hệ có vô số nghiệm, tập nghiệm (x;x-2)

 - Nếu m = -1, hệ vô nghiệm

 - Nếu m = 1, hệ có vô số nghiệm, tập nghiệm (x;x-2)

 - Nếu m ≠ ±1, hệ có nghiệp duy nhất: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

Dạng 6: Xác định tham số m để hệ PT thoả mãn điều kiện về nghiệm số

* Phương pháp:

- Giải hệ phương trình tìm x, y theo m

- Với điều kiện về nghiệm số của đề bài tìm m

 Ví dụ: Cho hệ phương trình: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

tìm giá trị a ∈ Z, để hệ có nghiệm (x;y) với x,y ∈ Z

* Lời giải:

- Từ PT(2) ta có: x = a2 + 4a - ay, thế vào PT(1) được

 (a+1)(a2 + 4a - ay) - ay = 5

⇔ a(a+2)y = a3 + 5a2 + 4a - 5    (*)

- Nếu a = 0 hoặc a = -2 thì (*) vô nghiệm

- Nếu a ≠ 0 và a ≠ -2 thì: 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

⇒ 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

- Trước hết tìm a ∈ Z để x ∈ Z

Biện luận hệ phương trình bậc hai

- Để x ∈ Z thì a + 2 ∈ Ư(1) ⇒ a + 2 = ±1 ⇒ a = -3 hoặc a = -1

 Với a = -3 ⇒ 

Biện luận hệ phương trình bậc hai

 Với a = -1 ⇒ y = 5

⇒ Vậy với a = -1 hệ có nghiệm nguyên là (2;5)

Hy vọng với bài viết về cách giải phương trình bậc nhất 2 ẩn bằng phương pháp cộng đại số và phương pháp thế ở trên hữu ích cho các em. Mọi thắc mắc hay góp ý các me hãy để lại lời nhắn dưới phần bình luận để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học bài tốt.