Câu 45.
Để giải bất phương trình $(\frac{1}{1+a^2})^{2x+1} > 1$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định điều kiện xác định (ĐKXĐ):
- Ta thấy rằng $\frac{1}{1+a^2}$ luôn dương và khác 1 vì $a \neq 0$. Do đó, bất phương trình có nghĩa là:
\[
(\frac{1}{1+a^2})^{2x+1} > 1
\]
2. Phân tích bất phương trình:
- Ta biết rằng $\frac{1}{1+a^2} < 1$ vì $1 + a^2 > 1$.
- Vì $\frac{1}{1+a^2} < 1$, nên để $(\frac{1}{1+a^2})^{2x+1} > 1$, ta cần $2x + 1 < 0$.
3. Giải bất phương trình $2x + 1 < 0$:
- Ta có:
\[
2x + 1 < 0 \implies 2x < -1 \implies x < -\frac{1}{2}
\]
4. Kết luận:
- Vậy tập nghiệm của bất phương trình là $(-\infty; -\frac{1}{2})$.
Do đó, đáp án đúng là:
B. $(-\infty; -\frac{1}{2})$
Câu 46.
Điều kiện: $x - 1 > 0$ và $5 - x > 0$
Suy ra: $1 < x < 5$
Bất phương trình đã cho tương đương:
\[2\log_2(x-1) \leq \log_2(5-x) + 1\]
Chuyển 1 sang vế trái:
\[2\log_2(x-1) - 1 \leq \log_2(5-x)\]
Nhân cả hai vế với 2 để đưa về cùng cơ số:
\[2\log_2(x-1) - \log_2(2) \leq \log_2(5-x)\]
\[\log_2((x-1)^2) - \log_2(2) \leq \log_2(5-x)\]
Áp dụng tính chất của logarit:
\[\log_2\left(\frac{(x-1)^2}{2}\right) \leq \log_2(5-x)\]
Vì hàm logarit cơ số 2 là hàm đồng biến, ta có:
\[\frac{(x-1)^2}{2} \leq 5 - x\]
Nhân cả hai vế với 2:
\[(x-1)^2 \leq 2(5 - x)\]
\[x^2 - 2x + 1 \leq 10 - 2x\]
Chuyển tất cả các hạng tử sang một vế:
\[x^2 - 2x + 1 - 10 + 2x \leq 0\]
\[x^2 - 9 \leq 0\]
Phân tích thành nhân tử:
\[(x - 3)(x + 3) \leq 0\]
Giải bất phương trình này:
\[x \in [-3, 3]\]
Lấy giao của điều kiện ban đầu và tập nghiệm vừa tìm được:
\[1 < x \leq 3\]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[x \in (1, 3]\]
Đáp án đúng là: B. $(1; 3]$.
Câu 47.
Điều kiện xác định:
\[
4x - 3 > 0 \quad \Rightarrow \quad x > \frac{3}{4}
\]
Bất phương trình đã cho là:
\[
2\log_3(4x-3) \leq \log_3(18x+27)
\]
Ta có thể viết lại bất phương trình này dưới dạng:
\[
\log_3((4x-3)^2) \leq \log_3(18x+27)
\]
Do hàm số $\log_3$ là hàm số đồng biến trên miền xác định của nó, ta có thể loại bỏ hàm số $\log_3$ từ cả hai vế:
\[
(4x-3)^2 \leq 18x + 27
\]
Phát triển và sắp xếp các hạng tử:
\[
16x^2 - 24x + 9 \leq 18x + 27
\]
\[
16x^2 - 42x - 18 \leq 0
\]
Chia cả hai vế cho 2 để đơn giản hóa:
\[
8x^2 - 21x - 9 \leq 0
\]
Giải phương trình bậc hai:
\[
8x^2 - 21x - 9 = 0
\]
Áp dụng công thức nghiệm của phương trình bậc hai:
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} = \frac{21 \pm \sqrt{(-21)^2 - 4 \cdot 8 \cdot (-9)}}{2 \cdot 8} = \frac{21 \pm \sqrt{441 + 288}}{16} = \frac{21 \pm \sqrt{729}}{16} = \frac{21 \pm 27}{16}
\]
Tìm các nghiệm:
\[
x_1 = \frac{21 + 27}{16} = \frac{48}{16} = 3
\]
\[
x_2 = \frac{21 - 27}{16} = \frac{-6}{16} = -\frac{3}{8}
\]
Vì điều kiện xác định là $x > \frac{3}{4}$, ta chỉ xét nghiệm $x = 3$. Do đó, tập nghiệm của bất phương trình là:
\[
S = \left(\frac{3}{4}, 3\right]
\]
Đáp án đúng là:
B. $S = \left(\frac{3}{4}; 3\right]$.
Câu 48.
Điều kiện: \( x > 0 \).
Bất phương trình đã cho tương đương với:
\[ \log^2_2(2x) + \log_2 x - \log_2 4 < 9 \]
\[ \log^2_2(2x) + \log_2 x - 2 < 9 \]
\[ \log^2_2(2x) + \log_2 x - 11 < 0 \]
Đặt \( t = \log_2 x \), ta có:
\[ \log_2(2x) = \log_2 2 + \log_2 x = 1 + t \]
Thay vào bất phương trình, ta được:
\[ (1 + t)^2 + t - 11 < 0 \]
\[ 1 + 2t + t^2 + t - 11 < 0 \]
\[ t^2 + 3t - 10 < 0 \]
Giải bất phương trình bậc hai:
\[ t^2 + 3t - 10 = 0 \]
\[ (t + 5)(t - 2) = 0 \]
\[ t = -5 \text{ hoặc } t = 2 \]
Vậy:
\[ -5 < t < 2 \]
Quay lại biến số ban đầu:
\[ -5 < \log_2 x < 2 \]
Tìm \( x \):
\[ 2^{-5} < x < 2^2 \]
\[ \frac{1}{32} < x < 4 \]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[ \left( \frac{1}{32}, 4 \right) \]
Trong các đáp án đã cho, tập hợp chứa trong khoảng này là:
D. \( \left( \frac{1}{2}, 2 \right) \)
Đáp án đúng là: D. \( \left( \frac{1}{2}, 2 \right) \)
Câu 49.
Điều kiện xác định:
\[ x - 1 > 0 \quad \text{và} \quad 11 - 2x > 0 \]
\[ x > 1 \quad \text{và} \quad x < \frac{11}{2} \]
\[ 1 < x < \frac{11}{2} \]
Bất phương trình đã cho:
\[ \log_{\frac{1}{3}}(x-1) + \log_3(11-2x) \geq 0 \]
Chúng ta biết rằng $\log_{\frac{1}{3}}(x-1) = -\log_3(x-1)$, do đó:
\[ -\log_3(x-1) + \log_3(11-2x) \geq 0 \]
\[ \log_3(11-2x) \geq \log_3(x-1) \]
Vì hàm số $\log_3$ là hàm số đồng biến, nên:
\[ 11 - 2x \geq x - 1 \]
\[ 11 + 1 \geq x + 2x \]
\[ 12 \geq 3x \]
\[ x \leq 4 \]
Kết hợp điều kiện xác định $1 < x < \frac{11}{2}$, ta có:
\[ 1 < x \leq 4 \]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[ (1; 4] \]
Đáp án đúng là: B. $(1; 4]$
Câu 50.
Điều kiện xác định:
\[
\begin{cases}
x - 1 > 0 \\
11 - 2x > 0
\end{cases}
\Rightarrow
\begin{cases}
x > 1 \\
x < \frac{11}{2}
\end{cases}
\Rightarrow 1 < x < \frac{11}{2}
\]
Bất phương trình đã cho:
\[
\log_{\frac{1}{3}}(x-1) + \log_3(11-2x) \geq 0
\]
Chúng ta biết rằng:
\[
\log_{\frac{1}{3}}(x-1) = -\log_3(x-1)
\]
Do đó, bất phương trình trở thành:
\[
-\log_3(x-1) + \log_3(11-2x) \geq 0
\]
\[
\log_3(11-2x) \geq \log_3(x-1)
\]
Vì hàm số logarit cơ sở 3 là hàm số đồng biến, nên:
\[
11 - 2x \geq x - 1
\]
\[
11 + 1 \geq x + 2x
\]
\[
12 \geq 3x
\]
\[
x \leq 4
\]
Kết hợp điều kiện xác định \(1 < x < \frac{11}{2}\), ta có:
\[
1 < x \leq 4
\]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[
(1; 4]
\]
Đáp án đúng là: B. $(1; 4]$.
Câu 51.
Để giải bất phương trình $(3^x + 2)(4^{x+1} - 8^{2x+1}) \leq 0$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định điều kiện xác định (ĐKXĐ):
- Ta thấy rằng $3^x + 2 > 0$ vì $3^x > 0$ với mọi $x$. Do đó, $3^x + 2$ luôn dương.
- Điều này có nghĩa là bất phương trình sẽ phụ thuộc vào dấu của $4^{x+1} - 8^{2x+1}$.
2. Phân tích biểu thức $4^{x+1} - 8^{2x+1}$:
- Ta viết lại $4^{x+1}$ và $8^{2x+1}$ dưới dạng cơ số 2:
\[
4^{x+1} = (2^2)^{x+1} = 2^{2(x+1)} = 2^{2x+2}
\]
\[
8^{2x+1} = (2^3)^{2x+1} = 2^{3(2x+1)} = 2^{6x+3}
\]
- Bất phương trình trở thành:
\[
2^{2x+2} - 2^{6x+3} \leq 0
\]
3. Tìm nghiệm của bất phương trình:
- Ta đặt $y = 2^{2x+2}$, thì $2^{6x+3} = 2^{3(2x+1)} = 2^{3(2x+2-1)} = 2^{3(2x+2)-3} = y^3 \cdot 2^{-3} = \frac{y^3}{8}$.
- Bất phương trình trở thành:
\[
y - \frac{y^3}{8} \leq 0
\]
- Nhân cả hai vế với 8 để loại bỏ mẫu số:
\[
8y - y^3 \leq 0
\]
- Rút gọn:
\[
y(8 - y^2) \leq 0
\]
- Ta thấy rằng $y = 2^{2x+2} > 0$ với mọi $x$. Do đó, ta chỉ cần xét dấu của $8 - y^2$:
\[
8 - y^2 \leq 0 \implies y^2 \geq 8 \implies y \geq \sqrt{8} \text{ hoặc } y \leq -\sqrt{8}
\]
- Vì $y = 2^{2x+2} > 0$, ta chỉ xét trường hợp $y \geq \sqrt{8}$:
\[
2^{2x+2} \geq \sqrt{8} \implies 2^{2x+2} \geq 2^{3/2} \implies 2x + 2 \geq \frac{3}{2} \implies 2x \geq \frac{3}{2} - 2 \implies 2x \geq -\frac{1}{2} \implies x \geq -\frac{1}{4}
\]
4. Kết luận:
- Tập nghiệm của bất phương trình là $x \geq -\frac{1}{4}$.
Do đó, đáp án đúng là:
B. $(-\infty; -\frac{1}{4}]$
Đáp số: B. $(-\infty; -\frac{1}{4}]$
Câu 52.
Đặt $t=3^x>0$, ta có:
$3^{2x+1}-7\times 3^x+2>0$
$\Leftrightarrow 3\times 3^{2x}-7\times 3^x+2>0$
$\Leftrightarrow 3\times t^2-7\times t+2>0$
$\Leftrightarrow (3\times t-1)\times (t-2)>0$
$\Leftrightarrow (t-\frac{1}{3})\times (t-2)>0$
$\Rightarrow \left[\begin{array}{l}t< \frac{1}{3}\\t>2\end{array}\right.$
$\Rightarrow \left[\begin{array}{l}3^x< 3^{-1}\\3^x>3^{\log_32}\end{array}\right.$
$\Rightarrow \left[\begin{array}{l}x< -1\\x>\log_32\end{array}\right.$
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là $S=(-\infty;-1)\cup (\log_32;+\infty)$
Chọn đáp án C
Câu 53.
Để giải bất phương trình $3^{3x+1} - 9 + 3^{x+1} - 9 \cdot 3^{2x} > 0$, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Đặt $t = 3^x$. Ta có:
\[ 3^{3x+1} = 3 \cdot (3^x)^3 = 3t^3 \]
\[ 3^{x+1} = 3 \cdot 3^x = 3t \]
\[ 9 \cdot 3^{2x} = 9 \cdot (3^x)^2 = 9t^2 \]
Bước 2: Thay vào bất phương trình:
\[ 3t^3 - 9 + 3t - 9t^2 > 0 \]
Bước 3: Gom các hạng tử lại:
\[ 3t^3 - 9t^2 + 3t - 9 > 0 \]
Bước 4: Chia cả hai vế cho 3:
\[ t^3 - 3t^2 + t - 3 > 0 \]
Bước 5: Nhóm các hạng tử để dễ dàng phân tích:
\[ t^3 - 3t^2 + t - 3 = t^2(t - 3) + 1(t - 3) = (t^2 + 1)(t - 3) \]
Bước 6: Xét dấu của biểu thức $(t^2 + 1)(t - 3)$:
- $t^2 + 1$ luôn dương vì $t^2 \geq 0$ và $1 > 0$.
- Do đó, $(t^2 + 1)(t - 3) > 0$ khi $t - 3 > 0$, tức là $t > 3$.
Bước 7: Quay lại biến đổi ban đầu $t = 3^x$, ta có:
\[ 3^x > 3 \]
\[ x > 1 \]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là $(1; +\infty)$.
Đáp án đúng là: C. $(1; +\infty)$.
Câu 54.
Để giải bất phương trình $6 \cdot 4^x - 13 \cdot 6^x + 6 \cdot 9^x > 0$, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Chia cả hai vế của bất phương trình cho $9^x$ để đơn giản hóa:
\[ 6 \cdot \left(\frac{4}{9}\right)^x - 13 \cdot \left(\frac{6}{9}\right)^x + 6 > 0 \]
Bước 2: Đặt $t = \left(\frac{2}{3}\right)^x$. Ta có:
\[ 6 \cdot t^{2x} - 13 \cdot t^x + 6 > 0 \]
Bước 3: Gọi $u = t^x$. Bất phương trình trở thành:
\[ 6u^2 - 13u + 6 > 0 \]
Bước 4: Giải phương trình bậc hai $6u^2 - 13u + 6 = 0$ để tìm các nghiệm:
\[ u = \frac{13 \pm \sqrt{13^2 - 4 \cdot 6 \cdot 6}}{2 \cdot 6} = \frac{13 \pm \sqrt{169 - 144}}{12} = \frac{13 \pm \sqrt{25}}{12} = \frac{13 \pm 5}{12} \]
\[ u_1 = \frac{18}{12} = \frac{3}{2}, \quad u_2 = \frac{8}{12} = \frac{2}{3} \]
Bước 5: Xác định khoảng giá trị của $u$ sao cho $6u^2 - 13u + 6 > 0$:
\[ u < \frac{2}{3} \quad \text{hoặc} \quad u > \frac{3}{2} \]
Bước 6: Quay lại biến $t$:
\[ t^x < \frac{2}{3} \quad \text{hoặc} \quad t^x > \frac{3}{2} \]
Bước 7: Vì $t = \left(\frac{2}{3}\right)^x$, ta có:
\[ \left(\frac{2}{3}\right)^x < \frac{2}{3} \quad \text{hoặc} \quad \left(\frac{2}{3}\right)^x > \frac{3}{2} \]
Bước 8: Giải các bất phương trình trên:
\[ x > 1 \quad \text{hoặc} \quad x < -1 \]
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là:
\[ S = (-\infty, -1) \cup (1, +\infty) \]
Đáp án đúng là: C. $S = (-\infty, -1) \cup (1, +\infty)$