Lemonmath
English

Giải bài toán bằng cách lập phương trình

Bài 6.4 · 20 phút đọc · Cập nhật

Giả sử đầu xuân, một đội thanh niên tình nguyện của xã dự định trồng 120120 cây xanh dọc con đường vào trường, mỗi ngày trồng một số cây như nhau. Khi bắt tay vào làm, có thêm các bạn học sinh tham gia nên mỗi ngày đội trồng được nhiều hơn dự định 44 cây, và xong việc sớm hơn 11 ngày. Theo dự định, mỗi ngày đội trồng bao nhiêu cây?

Trong bài toán này có ba đại lượng ràng buộc nhau: số cây mỗi ngày, số ngày và tổng số cây (tổng=moˆ˜i ngaˋy×soˆˊ ngaˋy\text{tổng} = \text{mỗi ngày}\times\text{số ngày}). Lập phương trình chính là viết mối ràng buộc ấy bằng ngôn ngữ đại số, rồi để phương trình bậc hai (bài phương trình bậc hai một ẩn) làm phần việc còn lại.

Các bước giải bài toán bằng cách lập phương trình

Hiểu sâu hơn. Phương trình là một mô hình của tình huống thực tế, và mô hình thường "rộng" hơn thực tế: nó có thể có nghiệm âm dù không có độ dài nào âm. Vì thế điều kiện ở Bước 1 không phải là thủ tục: nó giúp Bước 3 lọc nghiệm. Thường ta chọn ẩn là đại lượng đề bài hỏi; nếu phương trình trở nên rối, hãy chọn đại lượng khác.

Bài toán có nội dung hình học

Trong bài toán hình học, chu vi, diện tích và định lí Pythagore là "cầu nối" giữa ẩn và dữ kiện; một hình vẽ ghi kích thước theo xx giúp lập phương trình nhanh hơn.

20 m14 m160 m²xABCD
Phần trồng rau 1616 m ×\times 1010 m bên trong mảnh vườn 2020 m ×\times 1414 m

Bài toán về năng suất và chuyển động

Hai dạng này có cùng một cấu trúc: khoˆˊi lượng coˆng việc=na˘ng suaˆˊt×thời gian\text{khối lượng công việc}=\text{năng suất}\times\text{thời gian} và qua˜ng đường=vận toˆˊc×thời gian\text{quãng đường}=\text{vận tốc}\times\text{thời gian}. Thời gian được biểu diễn bằng một phân thức, nên phương trình có ẩn ở mẫu (bài phương trình quy về phương trình bậc nhất).

Bài toán chuyển động sau đây có nhiều dữ kiện hơn, nên ta đi đủ bốn bước.

Bài toán về tăng trưởng phần trăm

Nếu một đại lượng tăng rr (viết dạng số thập phân) mỗi năm thì sau mỗi năm nó được nhân với 1+r1+r; sau hai năm, nó được nhân với (1+r)2(1+r)^2. Đây là quy luật chung của lãi kép, tăng dân số, tăng giá.

Kết nối. Bài này gom các công cụ của chương: công thức nghiệm, định lí Viète, phương trình chứa ẩn ở mẫu; nó cũng nối với cách lập hệ phương trình ở chương I. Gặp một bài toán, hãy tự hỏi: các đại lượng nào phụ thuộc nhau, và quan hệ nào giữa chúng là "bằng nhau"?

Thuật ngữ

Tóm tắt

  • Ba bước: lập phương trình (chọn ẩn, điều kiện, biểu diễn, lập) → giải → đối chiếu điều kiện và thực tế (độ dài dương, số tự nhiên…) rồi kết luận.
  • Hình học: dùng chu vi, diện tích, định lí Pythagore; vẽ hình ghi kích thước theo xx.
  • Năng suất, chuyển động: thời gian=tổngna˘ng suaˆˊt\text{thời gian}=\dfrac{\text{tổng}}{\text{năng suất}} hoặc qua˜ng đườngvận toˆˊc\dfrac{\text{quãng đường}}{\text{vận tốc}}; đổi đơn vị cho thống nhất.
  • Tăng trưởng: sau hai năm đại lượng được nhân với (1+r)2(1+r)^2.

Luyện tập

Mỗi bài có phần kiến thức và gợi ý các bước. Hãy tự làm trước, rồi mới bấm xem lời giải.

Bài 1

Tìm hai số tự nhiên chẵn liên tiếp có tích bằng 224224.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: hai số chẵn liên tiếp hơn kém nhau 22.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi số nhỏ là xx, số lớn là x+2x+2.
  2. Giải x(x+2)=224x(x+2)=224.
Xem lời giải

Gọi số nhỏ là xx (xx là số tự nhiên chẵn). Ta có phương trình x(x+2)=224⇔x2+2x−224=0x(x+2)=224\Leftrightarrow x^2+2x-224=0. Ta có Δ′=1+224=225\Delta'=1+224=225, nên x=−1+15=14x=-1+15=14 (thoả mãn) hoặc x=−1−15=−16x=-1-15=-16 (loại).

Vậy hai số cần tìm là 1414 và 1616.

Đáp số. 1414 và 1616.

Bài 2

Một tam giác vuông có cạnh huyền dài 1313 cm, hai cạnh góc vuông hơn kém nhau 77 cm. Tính độ dài hai cạnh góc vuông.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: định lí Pythagore.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi cạnh ngắn là xx (cm), x>0x>0; cạnh dài là x+7x+7.
  2. Giải x2+(x+7)2=169x^2+(x+7)^2=169.
Xem lời giải

Gọi cạnh góc vuông ngắn hơn là xx (cm), x>0x>0. Theo định lí Pythagore ta có

x2+(x+7)2=169⇔2x2+14x−120=0⇔x2+7x−60=0.x^2+(x+7)^2=169\Leftrightarrow2x^2+14x-120=0\Leftrightarrow x^2+7x-60=0.

Ta có Δ=49+240=289\Delta=49+240=289, nên x=−7+172=5x=\dfrac{-7+17}{2}=5 (thoả mãn) hoặc x=−7−172=−12x=\dfrac{-7-17}{2}=-12 (loại).

Vậy hai cạnh góc vuông dài 55 cm và 1212 cm.

Đáp số. 55 cm và 1212 cm.

Bài 3

Theo kế hoạch, một tổ sản xuất phải làm 600600 sản phẩm, mỗi ngày làm một số sản phẩm như nhau. Nhờ cải tiến kĩ thuật, mỗi ngày tổ làm thêm được 1010 sản phẩm nên hoàn thành sớm hơn kế hoạch 22 ngày. Theo kế hoạch, mỗi ngày tổ phải làm bao nhiêu sản phẩm?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: soˆˊ ngaˋy=tổng soˆˊ sản phẩmna˘ng suaˆˊt\text{số ngày}=\dfrac{\text{tổng số sản phẩm}}{\text{năng suất}}.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi năng suất kế hoạch là xx (sản phẩm/ngày), x∈N∗x\in\mathbb{N}^*.
  2. Lập phương trình 600x−600x+10=2\dfrac{600}{x}-\dfrac{600}{x+10}=2.
Xem lời giải

Gọi số sản phẩm mỗi ngày theo kế hoạch là xx (x∈N∗x\in\mathbb{N}^*). Theo đề bài ta có phương trình

600x−600x+10=2⇔6000=2x(x+10)⇔x2+10x−3000=0.\frac{600}{x}-\frac{600}{x+10}=2\Leftrightarrow6000=2x(x+10)\Leftrightarrow x^2+10x-3000=0.

Ta có Δ′=25+3000=3025\Delta'=25+3000=3025, Δ′=55\sqrt{\Delta'}=55, nên x=−5+55=50x=-5+55=50 (thoả mãn) hoặc x=−60x=-60 (loại).

Vậy theo kế hoạch, mỗi ngày tổ phải làm 5050 sản phẩm.

Đáp số. 5050 sản phẩm.

Bài 4

Một ca nô xuôi dòng 3535 km rồi ngược dòng 3535 km, tổng thời gian đi (không kể thời gian nghỉ) là 66 giờ. Biết vận tốc của dòng nước là 22 km/h, tính vận tốc của ca nô khi nước yên lặng.

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: vận tốc xuôi dòng =x+2=x+2, ngược dòng =x−2=x-2.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi vận tốc khi nước yên lặng là xx (km/h), x>2x>2.
  2. Lập phương trình 35x+2+35x−2=6\dfrac{35}{x+2}+\dfrac{35}{x-2}=6 và giải.
Xem lời giải

Gọi vận tốc của ca nô khi nước yên lặng là xx (km/h), x>2x>2. Theo đề bài ta có phương trình

35x+2+35x−2=6⇔35(x−2)+35(x+2)=6(x2−4)⇔3x2−35x−12=0.\frac{35}{x+2}+\frac{35}{x-2}=6\Leftrightarrow35(x-2)+35(x+2)=6(x^2-4)\Leftrightarrow3x^2-35x-12=0.

Ta có Δ=1225+144=1369\Delta=1225+144=1369, Δ=37\sqrt\Delta=37, nên x=35+376=12x=\dfrac{35+37}{6}=12 (thoả mãn) hoặc x=35−376=−13x=\dfrac{35-37}{6}=-\dfrac13 (loại).

Vậy vận tốc của ca nô khi nước yên lặng là 1212 km/h.

Đáp số. 1212 km/h.

Bài 5

Giả sử giá bán một chiếc điện thoại sau hai lần giảm giá, mỗi lần giảm cùng một tỉ lệ phần trăm so với giá ngay trước đó, đã giảm từ 55 triệu đồng xuống còn 4,054{,}05 triệu đồng. Hỏi mỗi lần giá giảm bao nhiêu phần trăm?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: mỗi lần giảm rr thì giá được nhân với 1−r1-r.

Gợi ý các bước:

  1. Lập phương trình 5(1−r)2=4,055(1-r)^2=4{,}05 với 0<r<10<r<1.
  2. Giải dạng X2=kX^2=k.
Xem lời giải

Gọi tỉ lệ giảm mỗi lần là rr (0<r<10<r<1). Theo đề bài ta có phương trình

5(1−r)2=4,05⇔(1−r)2=0,81⇔1−r=0,9 (vıˋ 1−r>0).5(1-r)^2=4{,}05\Leftrightarrow(1-r)^2=0{,}81\Leftrightarrow1-r=0{,}9\ \text{(vì }1-r>0).

Suy ra r=0,1r=0{,}1.

Vậy mỗi lần giá giảm 10%10\%.

Đáp số. 10%10\%.

Bài 6

Một bức ảnh hình chữ nhật kích thước 1212 cm ×\times 88 cm được lồng vào một khung có viền rộng đều nhau. Diện tích của cả khung và ảnh là 140140 cm². Tính chiều rộng của viền khung. (Ôn lại tính nhẩm nghiệm.)

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: cả khung là hình chữ nhật (12+2x)×(8+2x)(12+2x)\times(8+2x); nhẩm nghiệm khi a+b+c=0a+b+c=0.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi chiều rộng viền là xx (cm), x>0x>0.
  2. Lập phương trình, rút gọn rồi nhẩm nghiệm.
Xem lời giải

Gọi chiều rộng viền là xx (cm), x>0x>0. Ta có phương trình

(12+2x)(8+2x)=140⇔4x2+40x−44=0⇔x2+10x−11=0.(12+2x)(8+2x)=140\Leftrightarrow4x^2+40x-44=0\Leftrightarrow x^2+10x-11=0.

Ta có a+b+c=1+10−11=0a+b+c=1+10-11=0 nên x1=1x_1=1 (thoả mãn), x2=−11x_2=-11 (loại).

Vậy viền khung rộng 11 cm.

Đáp số. 11 cm.

Bài 7

(2,0 điểm)

a) Giải phương trình x2−2x−35=0x^2-2x-35=0.

b) Giải bài toán sau bằng cách lập phương trình: Một nhóm học sinh thuê một chiếc xe đi tham quan với giá 4,24{,}2 triệu đồng, chi phí chia đều cho mỗi bạn. Đến ngày đi, có thêm 22 bạn tham gia nên mỗi bạn phải trả ít hơn dự kiến 1010 nghìn đồng. Hỏi lúc đầu nhóm có bao nhiêu bạn?

c) Thực tế mỗi bạn phải trả bao nhiêu tiền?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: công thức nghiệm thu gọn; số tiền mỗi bạn =tổng tieˆˋnsoˆˊ bạn=\dfrac{\text{tổng tiền}}{\text{số bạn}}.

Gợi ý các bước:

  1. a) Tính Δ′\Delta'.
  2. b) Đổi ra nghìn đồng: 4,24{,}2 triệu =4200=4200 nghìn. Gọi số bạn lúc đầu là xx, lập 4200x−4200x+2=10\dfrac{4200}{x}-\dfrac{4200}{x+2}=10.
  3. c) Chia tổng tiền cho x+2x+2.
Xem lời giải

a) Ta có Δ′=1+35=36\Delta'=1+35=36, nên x=1+6=7x=1+6=7 hoặc x=1−6=−5x=1-6=-5.

b) Gọi số bạn lúc đầu là xx (x∈N∗x\in\mathbb{N}^*). Đơn vị tiền là nghìn đồng. Theo đề bài ta có phương trình

4200x−4200x+2=10⇔8400=10x(x+2)⇔x2+2x−840=0.\frac{4200}{x}-\frac{4200}{x+2}=10\Leftrightarrow8400=10x(x+2)\Leftrightarrow x^2+2x-840=0.

Ta có Δ′=1+840=841\Delta'=1+840=841, Δ′=29\sqrt{\Delta'}=29, nên x=−1+29=28x=-1+29=28 (thoả mãn) hoặc x=−30x=-30 (loại).

c) Thực tế có 3030 bạn, mỗi bạn trả 4200:30=1404200:30=140 (nghìn đồng).

Vậy a) x=7x=7, x=−5x=-5; b) lúc đầu nhóm có 2828 bạn; c) mỗi bạn trả 140140 nghìn đồng.

Đáp số. a) 77; −5-5. b) 2828 bạn. c) 140140 nghìn đồng.

Bài 8 Thử thách

Giả sử một rạp chiếu phim bán vé với giá 6060 nghìn đồng thì mỗi ngày bán được 300300 vé. Khảo sát cho thấy cứ giảm giá vé 55 nghìn đồng thì mỗi ngày bán thêm được 5050 vé. Rạp muốn doanh thu mỗi ngày là 2020 triệu đồng và chọn phương án bán được nhiều vé hơn. Hỏi giá vé mới là bao nhiêu?

Kiến thức và gợi ý cách làm

Kiến thức: doanh thu == giá vé ×\times số vé; số vé và giá vé phụ thuộc nhau.

Gợi ý các bước:

  1. Gọi số lần giảm 55 nghìn đồng là xx (x∈Nx\in\mathbb{N}, x<12x<12).
  2. Giá vé 60−5x60-5x, số vé 300+50x300+50x; lập phương trình với doanh thu 20 00020\,000 nghìn đồng.
  3. Chọn nghiệm cho nhiều vé hơn.
Xem lời giải

Gọi số lần giảm giá 55 nghìn đồng là xx (x∈Nx\in\mathbb{N}, x<12x<12). Khi đó giá vé là 60−5x60-5x (nghìn đồng), số vé bán được là 300+50x300+50x. Theo đề bài ta có phương trình

(60−5x)(300+50x)=20 000⇔250x2−1500x+2000=0⇔x2−6x+8=0.(60-5x)(300+50x)=20\,000\Leftrightarrow250x^2-1500x+2000=0\Leftrightarrow x^2-6x+8=0.

Ta có Δ′=9−8=1\Delta'=9-8=1, nên x=4x=4 hoặc x=2x=2 (đều thoả mãn). Với x=2x=2: giá 5050 nghìn đồng, bán 400400 vé; với x=4x=4: giá 4040 nghìn đồng, bán 500500 vé. Rạp chọn phương án bán được nhiều vé hơn nên x=4x=4.

Vậy giá vé mới là 4040 nghìn đồng.

Nhận xét. Với x=3x=3 (giá 4545 nghìn đồng, 450450 vé), doanh thu là 20,2520{,}25 triệu đồng, lớn hơn; hàm số bậc hai ở lớp 10 sẽ giúp tìm mức giá tốt nhất.

Đáp số. 4040 nghìn đồng.

Kiểm tra mini

Kiểm tra mini

Chấm như đề thi tốt nghiệp THPT: Phần I mỗi câu 0,25 điểm; Phần II mỗi câu tối đa 1 điểm (đúng 1, 2, 3, 4 ý được 0,1; 0,25; 0,5; 1 điểm); Phần III mỗi câu 0,5 điểm.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn

Câu 1. Hai số tự nhiên liên tiếp có tích bằng 110110. Gọi số nhỏ là xx, phương trình nào sau đây đúng?
Câu 2. Một ô tô đi quãng đường 9090 km với vận tốc xx (km/h). Nếu tăng vận tốc thêm 1515 km/h thì đến sớm hơn 11 giờ. Phương trình nào sau đây đúng?
Câu 3. Khi giải một bài toán với ẩn xx là chiều rộng (m), ta được phương trình x2+3x−70=0x^2+3x-70=0 có hai nghiệm 77 và −10-10. Chiều rộng là
Câu 4. Giá một sản phẩm sau hai lần tăng, mỗi lần tăng r%r\% so với giá trước đó, đã tăng từ 200200 nghìn đồng lên 242242 nghìn đồng. Giá trị của rr là

Phần II. Trắc nghiệm đúng sai

Câu 1. Một mảnh vườn hình chữ nhật có chiều dài hơn chiều rộng 44 m và diện tích bằng 9696 m². Gọi chiều rộng là xx (m), x>0x>0. Xét tính đúng sai của các mệnh đề sau:
a) Chiều dài của mảnh vườn là x+4x+4 (m).
b) Ta có phương trình x2+4x−96=0x^2+4x-96=0.
c) Chiều rộng của mảnh vườn là 1212 m.
d) Chu vi của mảnh vườn là 4040 m.

Phần III. Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 1. Tích của hai số tự nhiên chẵn liên tiếp bằng 288288. Tìm số lớn hơn.

Câu 2. Giả sử dân số của một phường tăng từ 20 00020\,000 người lên 20 80820\,808 người sau 22 năm, tỉ lệ tăng hằng năm như nhau là r%r\%. Tìm rr.

Xem đáp án và giải thích
  1. Phần I, câu 1: A. Số liền sau là x+1x+1 và tích của chúng là x(x+1)x(x+1). B và D là tổng, C nhầm x(x+1)x(x+1) với x2+1x^2+1.
  2. Phần I, câu 2: A. Thời gian lúc đầu lớn hơn nên lấy 90x−90x+15=1\dfrac{90}{x}-\dfrac{90}{x+15}=1. B lấy hiệu ngược, C cộng thay cho trừ, D nhân thay cho chia.
  3. Phần I, câu 3: A. Điều kiện x>0x>0 nên loại −10-10; D và C bỏ dấu trừ một cách sai lầm.
  4. Phần I, câu 4: A. (1+r100)2=242200=1,21\left(1+\dfrac{r}{100}\right)^2=\dfrac{242}{200}=1{,}21 nên 1+r100=1,11+\dfrac{r}{100}=1{,}1, tức r=10r=10. B là mức tăng tổng cộng, C chia 21%21\% cho 22, D lấy nhầm 121=11\sqrt{121}=11.
  5. Phần II, câu 1: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng. a) Đúng. b) Đúng: x(x+4)=96x(x+4)=96. c) Sai: Δ′=100\Delta'=100, x=−2+10=8x=-2+10=8. d) Đúng: 2(8+12)=402(8+12)=40.
  6. Phần III, câu 1: 18. x(x+2)=288⇔x2+2x−288=0x(x+2)=288\Leftrightarrow x^2+2x-288=0, Δ′=289\Delta'=289, x=16x=16; số lớn hơn là 1818.
  7. Phần III, câu 2: 2. (1+r100)2=1,0404\left(1+\dfrac{r}{100}\right)^2=1{,}0404 nên 1+r100=1,021+\dfrac{r}{100}=1{,}02, tức r=2r=2.