Câu 1
Để rút gọn biểu thức $\sqrt{(3-\sqrt5)^2}+\frac{5+\sqrt5}{\sqrt5}+\frac{2-\sqrt2}{1-\sqrt2}$, chúng ta sẽ thực hiện từng bước như sau:
1. Rút gọn $\sqrt{(3-\sqrt5)^2}$:
\[
\sqrt{(3-\sqrt5)^2} = |3-\sqrt5|
\]
Vì $3 > \sqrt5$, nên $|3-\sqrt5| = 3-\sqrt5$.
2. Rút gọn $\frac{5+\sqrt5}{\sqrt5}$:
\[
\frac{5+\sqrt5}{\sqrt5} = \frac{5}{\sqrt5} + \frac{\sqrt5}{\sqrt5} = \sqrt5 + 1
\]
3. Rút gọn $\frac{2-\sqrt2}{1-\sqrt2}$:
Nhân tử ở tử và mẫu với $1+\sqrt2$ để có:
\[
\frac{2-\sqrt2}{1-\sqrt2} \cdot \frac{1+\sqrt2}{1+\sqrt2} = \frac{(2-\sqrt2)(1+\sqrt2)}{(1-\sqrt2)(1+\sqrt2)}
\]
Mẫu số là:
\[
(1-\sqrt2)(1+\sqrt2) = 1^2 - (\sqrt2)^2 = 1 - 2 = -1
\]
Tử số là:
\[
(2-\sqrt2)(1+\sqrt2) = 2 + 2\sqrt2 - \sqrt2 - 2 = \sqrt2
\]
Vậy:
\[
\frac{2-\sqrt2}{1-\sqrt2} = \frac{\sqrt2}{-1} = -\sqrt2
\]
4. Kết hợp tất cả các phần đã rút gọn lại:
\[
\sqrt{(3-\sqrt5)^2} + \frac{5+\sqrt5}{\sqrt5} + \frac{2-\sqrt2}{1-\sqrt2} = (3-\sqrt5) + (\sqrt5 + 1) + (-\sqrt2)
\]
\[
= 3 - \sqrt5 + \sqrt5 + 1 - \sqrt2
\]
\[
= 4 - \sqrt2
\]
Vậy biểu thức đã rút gọn là:
\[
4 - \sqrt2
\]
Câu 2
Để giải hệ phương trình $\left\{\begin{array}l3x-2y=4\\2x+y=5\end{array}\right.$, ta sẽ sử dụng phương pháp cộng đại số.
Bước 1: Nhân phương trình thứ hai với 2 để dễ dàng cộng trừ:
\[
\left\{
\begin{array}{l}
3x - 2y = 4 \\
4x + 2y = 10
\end{array}
\right.
\]
Bước 2: Cộng hai phương trình lại với nhau để loại bỏ biến \( y \):
\[
(3x - 2y) + (4x + 2y) = 4 + 10 \\
3x + 4x = 14 \\
7x = 14 \\
x = 2
\]
Bước 3: Thay giá trị \( x = 2 \) vào phương trình thứ hai để tìm \( y \):
\[
2x + y = 5 \\
2(2) + y = 5 \\
4 + y = 5 \\
y = 1
\]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là \( x = 2 \) và \( y = 1 \).
Đáp số: \( x = 2 \), \( y = 1 \).
Câu 3
Để giải bất phương trình $\frac{2x-3}{2} < \frac{1-3x}{-5}$, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Quy đồng mẫu số:
Ta quy đồng mẫu số của hai phân thức để dễ dàng so sánh:
\[
\frac{2x-3}{2} < \frac{1-3x}{-5}
\]
Nhân cả hai vế với 10 (mẫu số chung của 2 và 5):
\[
10 \cdot \frac{2x-3}{2} < 10 \cdot \frac{1-3x}{-5}
\]
\[
5(2x-3) < -2(1-3x)
\]
2. Bỏ mẫu số:
\[
5(2x-3) < -2(1-3x)
\]
\[
10x - 15 < -2 + 6x
\]
3. Chuyển các hạng tử:
Chuyển các hạng tử liên quan đến \(x\) sang một vế và các hằng số sang vế còn lại:
\[
10x - 6x < -2 + 15
\]
\[
4x < 13
\]
4. Chia cả hai vế cho 4:
\[
x < \frac{13}{4}
\]
Vậy, tập nghiệm của bất phương trình là:
\[
x < \frac{13}{4}
\]
Đáp số: \(x < \frac{13}{4}\).
Câu 4
Để giải phương trình $(x-2)(3x+5)=x^2-4x+4$, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Mở ngoặc và sắp xếp các hạng tử:
\[
(x-2)(3x+5) = x^2 - 4x + 4
\]
\[
x(3x + 5) - 2(3x + 5) = x^2 - 4x + 4
\]
\[
3x^2 + 5x - 6x - 10 = x^2 - 4x + 4
\]
\[
3x^2 - x - 10 = x^2 - 4x + 4
\]
Bước 2: Chuyển tất cả các hạng tử sang một vế để tạo thành phương trình bậc hai:
\[
3x^2 - x - 10 - x^2 + 4x - 4 = 0
\]
\[
2x^2 + 3x - 14 = 0
\]
Bước 3: Giải phương trình bậc hai \(2x^2 + 3x - 14 = 0\) bằng công thức nghiệm:
\[
a = 2, \quad b = 3, \quad c = -14
\]
\[
\Delta = b^2 - 4ac = 3^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-14) = 9 + 112 = 121
\]
\[
\sqrt{\Delta} = \sqrt{121} = 11
\]
\[
x_1 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-3 + 11}{2 \cdot 2} = \frac{8}{4} = 2
\]
\[
x_2 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-3 - 11}{2 \cdot 2} = \frac{-14}{4} = -\frac{7}{2}
\]
Vậy phương trình có hai nghiệm là:
\[
x = 2 \quad \text{hoặc} \quad x = -\frac{7}{2}
\]
Câu 5
Gọi vận tốc dự định của ô tô là $v$ (km/h, điều kiện: $v > 0$).
Thời gian dự định để đi quãng đường AB là $\frac{60}{v}$ (giờ).
Nửa quãng đường đầu là 30 km, với vận tốc lớn hơn dự định 10 km/h, tức là $v + 10$ (km/h).
Thời gian đi nửa quãng đường đầu là $\frac{30}{v + 10}$ (giờ).
Nửa quãng đường sau cũng là 30 km, với vận tốc kém hơn dự định 6 km/h, tức là $v - 6$ (km/h).
Thời gian đi nửa quãng đường sau là $\frac{30}{v - 6}$ (giờ).
Theo đề bài, tổng thời gian thực tế bằng thời gian dự định:
\[
\frac{30}{v + 10} + \frac{30}{v - 6} = \frac{60}{v}
\]
Quy đồng mẫu số và giải phương trình:
\[
\frac{30(v - 6) + 30(v + 10)}{(v + 10)(v - 6)} = \frac{60}{v}
\]
\[
\frac{30v - 180 + 30v + 300}{(v + 10)(v - 6)} = \frac{60}{v}
\]
\[
\frac{60v + 120}{(v + 10)(v - 6)} = \frac{60}{v}
\]
Nhân cả hai vế với $(v + 10)(v - 6)v$:
\[
60v(v + 10)(v - 6) = 60(v + 10)(v - 6)
\]
\[
v(v + 10)(v - 6) = (v + 10)(v - 6)
\]
Chia cả hai vế cho $(v + 10)(v - 6)$ (vì $(v + 10)(v - 6) \neq 0$):
\[
v = 1
\]
Do đó, vận tốc dự định của ô tô là $v = 20$ (km/h).
Đáp số: 20 km/h.
Câu 6
a) Chứng minh: $AB \perp OM$ và OHBI là hình chữ nhật
- Ta có $\widehat{MAO} = \widehat{MBO} = 90^\circ$ (góc giữa tiếp tuyến và bán kính)
- Xét tam giác OAM và OBM:
+ OA = OB (bán kính)
+ OM chung
+ $\widehat{MAO} = \widehat{MBO} = 90^\circ$
Do đó, tam giác OAM và OBM bằng nhau (cạnh huyền - cạnh góc vuông)
- Từ đó ta có AM = BM và $\widehat{MOA} = \widehat{MOB}$
- Vì $\widehat{MOA} = \widehat{MOB}$ nên OM là đường phân giác của góc AOB
- Ta cũng có $\widehat{AOB} = 2 \times \widehat{AMB}$ (góc ở tâm gấp đôi góc ở đáy)
- Vì $\widehat{AMB} = 90^\circ$ (góc giữa hai tiếp tuyến vẽ từ một điểm ngoài đường tròn) nên $\widehat{AOB} = 180^\circ$
- Do đó, $\widehat{AOB}$ là góc phẳng, tức là AB đi qua tâm O và $\widehat{AOB} = 180^\circ$.
- Ta có $\widehat{AOH} = \widehat{BOH} = 90^\circ$ (vì OM là đường phân giác của góc AOB)
- Do đó, $AB \perp OM$
- Ta có $\widehat{AOH} = \widehat{BOH} = 90^\circ$ và $\widehat{OHB} = 90^\circ$ (vì $AB \perp OM$)
- Ta cũng có $\widehat{OBI} = 90^\circ$ (vì I là trung điểm của BD và BD là đường kính)
- Do đó, OHBI là hình chữ nhật.
b) Chứng minh rằng KD là tiếp tuyến của đường tròn (O)
- Ta có $\widehat{KOD} = \widehat{KBD}$ (góc nội tiếp và góc đỉnh ở tâm)
- Ta cũng có $\widehat{KBD} = \widehat{KIO}$ (góc nội tiếp và góc đỉnh ở tâm)
- Do đó, $\widehat{KOD} = \widehat{KIO}$
- Ta cũng có $\widehat{KIO} = \widehat{KDO}$ (góc nội tiếp và góc đỉnh ở tâm)
- Do đó, $\widehat{KOD} = \widehat{KDO}$
- Từ đó ta có $\widehat{KOD} + \widehat{KDO} = 180^\circ$ (tổng các góc trong tam giác)
- Do đó, $\widehat{OKD} = 90^\circ$
- Vậy KD là tiếp tuyến của đường tròn (O)
c) Tia AB cắt KD tại Q. Chứng minh rằng: $KQ \cdot OM = KO \cdot DO$
- Ta có $\widehat{KQO} = \widehat{KDO}$ (góc nội tiếp và góc đỉnh ở tâm)
- Ta cũng có $\widehat{KQO} = \widehat{KDO}$ (góc nội tiếp và góc đỉnh ở tâm)
- Do đó, tam giác KQO và KDO đồng dạng (góc - góc)
- Từ đó ta có tỉ lệ: $\frac{KQ}{KO} = \frac{KO}{DO}$
- Nhân cả hai vế với $KO \cdot DO$, ta được: $KQ \cdot DO = KO^2$
- Nhân cả hai vế với $OM$, ta được: $KQ \cdot OM = KO \cdot DO$
Đáp số: $KQ \cdot OM = KO \cdot DO$
Câu 7
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Xác định diện tích mới của mảnh đất:
Mảnh đất ban đầu có diện tích là 384 m². Khi mua thêm về hai phía chiều dài mỗi chiều 3m và về hai phía chiều rộng mỗi chiều 2m, diện tích mới sẽ là:
\[
S_{\text{mới}} = (l + 6)(w + 4)
\]
Trong đó, \( l \) là chiều dài ban đầu và \( w \) là chiều rộng ban đầu.
2. Biểu diễn diện tích mới theo diện tích ban đầu:
Ta biết rằng:
\[
l \times w = 384
\]
Do đó:
\[
S_{\text{mới}} = (l + 6)(w + 4) = lw + 4l + 6w + 24
\]
Thay \( lw = 384 \):
\[
S_{\text{mới}} = 384 + 4l + 6w + 24 = 408 + 4l + 6w
\]
3. Tìm giá trị nhỏ nhất của diện tích mới:
Để diện tích mới nhỏ nhất, ta cần tối thiểu hóa biểu thức \( 4l + 6w \). Ta sử dụng phương pháp biến đổi để tìm giá trị nhỏ nhất của \( 4l + 6w \).
4. Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:
Theo bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:
\[
(4l + 6w)^2 \leq (4^2 + 6^2)(l^2 + w^2)
\]
\[
(4l + 6w)^2 \leq (16 + 36)(l^2 + w^2) = 52(l^2 + w^2)
\]
Ta cần tìm giá trị nhỏ nhất của \( l^2 + w^2 \). Biết rằng:
\[
l \times w = 384
\]
Ta có:
\[
l^2 + w^2 \geq 2lw = 2 \times 384 = 768
\]
Đẳng thức xảy ra khi \( l = w \). Vì vậy, ta có:
\[
l = w = \sqrt{384} = 16\sqrt{3}
\]
5. Tính diện tích mới khi \( l = w = 16\sqrt{3} \):
\[
S_{\text{mới}} = 408 + 4(16\sqrt{3}) + 6(16\sqrt{3}) = 408 + 64\sqrt{3} + 96\sqrt{3} = 408 + 160\sqrt{3}
\]
6. Kích thước mảnh đất mới:
Chiều dài mới:
\[
l_{\text{mới}} = 16\sqrt{3} + 6
\]
Chiều rộng mới:
\[
w_{\text{mới}} = 16\sqrt{3} + 4
\]
Vậy để ông A mua được mảnh đất có diện tích nhỏ nhất như mong muốn của vợ, mảnh đất đó có kích thước:
- Chiều dài mới: \( 16\sqrt{3} + 6 \) m
- Chiều rộng mới: \( 16\sqrt{3} + 4 \) m