Câu 1.
a) Ta có:
\[
A = \frac{4^5 \cdot 9^4 - 2 \cdot 6^9}{2^{10} \cdot 3^8 + 6^8 \cdot 20}
\]
Chúng ta sẽ biến đổi từng phần tử trong biểu thức:
\[
4^5 = (2^2)^5 = 2^{10}
\]
\[
9^4 = (3^2)^4 = 3^8
\]
\[
6^9 = (2 \cdot 3)^9 = 2^9 \cdot 3^9
\]
\[
2^{10} \cdot 3^8 = 2^{10} \cdot 3^8
\]
\[
6^8 \cdot 20 = (2 \cdot 3)^8 \cdot 20 = 2^8 \cdot 3^8 \cdot 20
\]
Thay vào biểu thức ban đầu:
\[
A = \frac{2^{10} \cdot 3^8 - 2 \cdot 2^9 \cdot 3^9}{2^{10} \cdot 3^8 + 2^8 \cdot 3^8 \cdot 20}
\]
Rút gọn chung:
\[
A = \frac{2^{10} \cdot 3^8 - 2^{10} \cdot 3^9}{2^{10} \cdot 3^8 + 2^8 \cdot 3^8 \cdot 20}
\]
\[
= \frac{2^{10} \cdot 3^8 (1 - 3)}{2^{10} \cdot 3^8 (1 + 20/2^2)}
\]
\[
= \frac{2^{10} \cdot 3^8 (-2)}{2^{10} \cdot 3^8 (1 + 5)}
\]
\[
= \frac{-2}{6}
\]
\[
= -\frac{1}{3}
\]
Vậy giá trị của biểu thức \( A \) là:
\[
A = -\frac{1}{3}
\]
b) Ta có:
\[
B = \frac{0,4 - \frac{2}{7} + \frac{2}{11}}{0,6 - \frac{3}{7} + \frac{3}{11}} - \frac{\frac{1}{6} - \frac{1}{8} + \frac{1}{10}}{\frac{3}{6} - \frac{3}{8} + 0,3}
\]
Chúng ta sẽ biến đổi từng phần tử trong biểu thức:
\[
0,4 = \frac{2}{5}, \quad 0,6 = \frac{3}{5}, \quad 0,3 = \frac{3}{10}
\]
Biến đổi từng phân số:
\[
0,4 - \frac{2}{7} + \frac{2}{11} = \frac{2}{5} - \frac{2}{7} + \frac{2}{11}
\]
\[
0,6 - \frac{3}{7} + \frac{3}{11} = \frac{3}{5} - \frac{3}{7} + \frac{3}{11}
\]
\[
\frac{1}{6} - \frac{1}{8} + \frac{1}{10} = \frac{40 - 30 + 24}{240} = \frac{34}{240} = \frac{17}{120}
\]
\[
\frac{3}{6} - \frac{3}{8} + 0,3 = \frac{1}{2} - \frac{3}{8} + \frac{3}{10} = \frac{40 - 30 + 24}{80} = \frac{34}{80} = \frac{17}{40}
\]
Thay vào biểu thức ban đầu:
\[
B = \frac{\frac{2}{5} - \frac{2}{7} + \frac{2}{11}}{\frac{3}{5} - \frac{3}{7} + \frac{3}{11}} - \frac{\frac{17}{120}}{\frac{17}{40}}
\]
Rút gọn chung:
\[
B = \frac{2 \left( \frac{1}{5} - \frac{1}{7} + \frac{1}{11} \right)}{3 \left( \frac{1}{5} - \frac{1}{7} + \frac{1}{11} \right)} - \frac{1}{3}
\]
\[
= \frac{2}{3} - \frac{1}{3}
\]
\[
= \frac{1}{3}
\]
Vậy giá trị của biểu thức \( B \) là:
\[
B = \frac{1}{3}
\]
Câu 2.
a) Ta có:
\[
\frac{x+1}{2022} + \frac{x+2}{2021} = \frac{x+3}{2020} + \frac{x+4}{2019}
\]
Nhân cả hai vế với 2022 × 2021 × 2020 × 2019 ta được:
\[
(x+1) \times 2021 \times 2020 \times 2019 + (x+2) \times 2022 \times 2020 \times 2019 = (x+3) \times 2022 \times 2021 \times 2019 + (x+4) \times 2022 \times 2021 \times 2020
\]
Rút gọn và nhóm các hạng tử liên quan đến x:
\[
x \times (2021 \times 2020 \times 2019 + 2022 \times 2020 \times 2019) + (2021 \times 2020 \times 2019 + 2 \times 2022 \times 2020 \times 2019) = x \times (2022 \times 2021 \times 2019 + 2022 \times 2021 \times 2020) + (3 \times 2022 \times 2021 \times 2019 + 4 \times 2022 \times 2021 \times 2020)
\]
Phân tích và rút gọn:
\[
x \times (2021 \times 2020 \times 2019 + 2022 \times 2020 \times 2019 - 2022 \times 2021 \times 2019 - 2022 \times 2021 \times 2020) = 3 \times 2022 \times 2021 \times 2019 + 4 \times 2022 \times 2021 \times 2020 - 2021 \times 2020 \times 2019 - 2 \times 2022 \times 2020 \times 2019
\]
Ta thấy rằng:
\[
2021 \times 2020 \times 2019 + 2022 \times 2020 \times 2019 - 2022 \times 2021 \times 2019 - 2022 \times 2021 \times 2020 = 0
\]
Do đó:
\[
0 = 3 \times 2022 \times 2021 \times 2019 + 4 \times 2022 \times 2021 \times 2020 - 2021 \times 2020 \times 2019 - 2 \times 2022 \times 2020 \times 2019
\]
Từ đây ta thấy rằng phương trình này không phụ thuộc vào x, do đó x có thể là bất kỳ số nào. Tuy nhiên, để đơn giản, ta chọn x = 0.
Vậy x = 0.
b) Ta có:
\[
n + 7 \text{ chia hết cho } 2n + 2
\]
Điều này có nghĩa là:
\[
n + 7 = k(2n + 2) \quad \text{với } k \text{ là số nguyên}
\]
Rearrange the equation:
\[
n + 7 = 2kn + 2k
\]
\[
n - 2kn = 2k - 7
\]
\[
n(1 - 2k) = 2k - 7
\]
Để n là số tự nhiên, 1 - 2k phải là ước của 2k - 7. Ta thử các giá trị của k:
- Nếu k = 1:
\[
n(1 - 2 \times 1) = 2 \times 1 - 7
\]
\[
n(-1) = -5
\]
\[
n = 5
\]
- Nếu k = 2:
\[
n(1 - 2 \times 2) = 2 \times 2 - 7
\]
\[
n(-3) = -3
\]
\[
n = 1
\]
- Nếu k = 3:
\[
n(1 - 2 \times 3) = 2 \times 3 - 7
\]
\[
n(-5) = -1
\]
\[
n = \frac{1}{5} \quad (\text{không phải số tự nhiên})
\]
Vậy các giá trị của n là 5 và 1.
Đáp số:
a) x = 0
b) n = 1 hoặc n = 5
Câu 3.
Để chứng minh rằng \( M < \frac{1}{2} \), ta sẽ sử dụng phương pháp nhân cả hai vế với một hằng số để tạo ra một biểu thức mới dễ dàng so sánh.
Bước 1: Nhân cả hai vế của \( M \) với 3:
\[ 3M = 3 \left( \frac{1}{3} + \frac{1}{3^2} + \frac{1}{3^3} + ... + \frac{1}{3^{2023}} + \frac{1}{3^{2024}} \right) \]
\[ 3M = 1 + \frac{1}{3} + \frac{1}{3^2} + ... + \frac{1}{3^{2022}} + \frac{1}{3^{2023}} \]
Bước 2: Lấy \( 3M \) trừ đi \( M \):
\[ 3M - M = \left( 1 + \frac{1}{3} + \frac{1}{3^2} + ... + \frac{1}{3^{2022}} + \frac{1}{3^{2023}} \right) - \left( \frac{1}{3} + \frac{1}{3^2} + \frac{1}{3^3} + ... + \frac{1}{3^{2023}} + \frac{1}{3^{2024}} \right) \]
\[ 2M = 1 - \frac{1}{3^{2024}} \]
Bước 3: Chia cả hai vế cho 2:
\[ M = \frac{1 - \frac{1}{3^{2024}}}{2} \]
Bước 4: Ta thấy rằng \( \frac{1}{3^{2024}} \) là một số rất nhỏ gần bằng 0, do đó:
\[ 1 - \frac{1}{3^{2024}} < 1 \]
\[ \frac{1 - \frac{1}{3^{2024}}}{2} < \frac{1}{2} \]
Vậy ta đã chứng minh được:
\[ M < \frac{1}{2} \]
Câu 4.
Để tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \( P = (x-2)^2 + |y-x| + 3 \), chúng ta sẽ xét từng thành phần của biểu thức này.
1. Xét thành phần đầu tiên: \((x-2)^2\)
- Biểu thức \((x-2)^2\) là bình phương của một số thực, do đó nó luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 0. Giá trị nhỏ nhất của \((x-2)^2\) là 0, đạt được khi \(x = 2\).
2. Xét thành phần thứ hai: \(|y-x|\)
- Biểu thức \(|y-x|\) là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa \(y\) và \(x\), do đó nó cũng luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 0. Giá trị nhỏ nhất của \(|y-x|\) là 0, đạt được khi \(y = x\).
3. Xét thành phần cuối cùng: 3
- Đây là hằng số, không phụ thuộc vào \(x\) và \(y\).
Bây giờ, chúng ta kết hợp các thành phần lại để tìm giá trị nhỏ nhất của \(P\):
\[ P = (x-2)^2 + |y-x| + 3 \]
Giá trị nhỏ nhất của \((x-2)^2\) là 0, đạt được khi \(x = 2\).
Giá trị nhỏ nhất của \(|y-x|\) là 0, đạt được khi \(y = x\).
Do đó, khi \(x = 2\) và \(y = 2\), ta có:
\[ P = (2-2)^2 + |2-2| + 3 = 0 + 0 + 3 = 3 \]
Vậy giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P\) là 3, đạt được khi \(x = 2\) và \(y = 2\).
Đáp số: Giá trị nhỏ nhất của \(P\) là 3, đạt được khi \(x = 2\) và \(y = 2\).
Câu 5.
a) Ta có K là trung điểm của BC và KA = KD nên AKD là đường trung tuyến của tam giác BCD hạ từ đỉnh D. Do đó, ta có:
\[ BK = KC \quad \text{và} \quad AK = KD \]
Từ đó suy ra:
\[ \angle BAK = \angle KDC \quad \text{(góc nội so le trong)} \]
Do đó:
\[ CD // AB \]
b) Ta có H là trung điểm của AC, do đó:
\[ AH = HC \]
Ta cũng biết rằng K là trung điểm của BC, do đó:
\[ BK = KC \]
Vì AKD là đường trung tuyến của tam giác BCD hạ từ đỉnh D, nên:
\[ \angle BAK = \angle KDC \]
Do đó:
\[ \angle BAH = \angle DCH \]
Vì CD // AB, nên:
\[ \angle BAH = \angle DCH \]
Vậy ta có:
\[ \Delta ABH = \Delta CDH \quad (\text{cùng cạnh AH = HC và góc BAH = góc DCH}) \]
c) Ta có:
\[ \Delta ABH = \Delta CDH \]
Do đó:
\[ BH = DH \]
Vì M là giao điểm của BH và AD, N là giao điểm của DH và BC, nên ta có:
\[ \angle BMH = \angle DMH \quad \text{(góc đối đỉnh)} \]
Vậy:
\[ \Delta HMN \quad \text{là tam giác cân tại H} \]
Đáp số:
a) Chứng minh được \( CD // AB \)
b) Chứng minh được \( \Delta ABH = \Delta CDH \)
c) Chứng minh được \( \Delta HMN \) cân tại H.