Câu 6.
Để hệ phương trình $\left\{\begin{array}{l}x+2y=m+3\\2x-3y=m\end{array}\right.$ có nghiệm duy nhất $(x;y)$ thỏa mãn $x+y=-3$, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định điều kiện để hệ phương trình có nghiệm duy nhất.
Hệ phương trình có nghiệm duy nhất khi và chỉ khi $\frac{1}{2} \neq \frac{2}{-3}$, điều này luôn đúng nên hệ luôn có nghiệm duy nhất.
Bước 2: Thay $y = -3 - x$ vào phương trình đầu tiên của hệ:
\[ x + 2(-3 - x) = m + 3 \]
\[ x - 6 - 2x = m + 3 \]
\[ -x - 6 = m + 3 \]
\[ -x = m + 9 \]
\[ x = -m - 9 \]
Bước 3: Thay $x = -m - 9$ vào phương trình $x + y = -3$:
\[ (-m - 9) + y = -3 \]
\[ y = m + 6 \]
Bước 4: Thay $x = -m - 9$ và $y = m + 6$ vào phương trình thứ hai của hệ để kiểm tra:
\[ 2(-m - 9) - 3(m + 6) = m \]
\[ -2m - 18 - 3m - 18 = m \]
\[ -5m - 36 = m \]
\[ -6m = 36 \]
\[ m = -6 \]
Vậy giá trị của $m$ để hệ phương trình có nghiệm duy nhất $(x;y)$ thỏa mãn $x + y = -3$ là $m = -6$.
Câu 7.
Để tìm giá trị lớn nhất của biểu thức \( A = xy + x - 1 \) dựa trên hệ phương trình đã cho, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Giải hệ phương trình để tìm \( x \) và \( y \) theo \( m \).
Hệ phương trình:
\[
\left\{
\begin{array}{l}
3x + y = 2m + 9 \\
x + y = 5
\end{array}
\right.
\]
Trừ phương trình thứ hai từ phương trình thứ nhất:
\[
(3x + y) - (x + y) = (2m + 9) - 5
\]
\[
2x = 2m + 4
\]
\[
x = m + 2
\]
Thay \( x = m + 2 \) vào phương trình \( x + y = 5 \):
\[
(m + 2) + y = 5
\]
\[
y = 5 - (m + 2)
\]
\[
y = 3 - m
\]
Bước 2: Thay \( x \) và \( y \) vào biểu thức \( A \):
\[
A = xy + x - 1
\]
\[
A = (m + 2)(3 - m) + (m + 2) - 1
\]
\[
A = (m + 2)(3 - m) + m + 2 - 1
\]
\[
A = (m + 2)(3 - m) + m + 1
\]
\[
A = 3m - m^2 + 6 - 2m + m + 1
\]
\[
A = -m^2 + 2m + 7
\]
Bước 3: Tìm giá trị lớn nhất của \( A = -m^2 + 2m + 7 \).
Biểu thức \( A = -m^2 + 2m + 7 \) là một parabol mở xuống, do đó giá trị lớn nhất của nó đạt tại đỉnh của parabol. Ta sử dụng công thức tọa độ đỉnh của parabol \( y = ax^2 + bx + c \) là \( m = -\frac{b}{2a} \):
\[
a = -1, \quad b = 2
\]
\[
m = -\frac{2}{2(-1)} = 1
\]
Thay \( m = 1 \) vào biểu thức \( A \):
\[
A = -(1)^2 + 2(1) + 7
\]
\[
A = -1 + 2 + 7
\]
\[
A = 8
\]
Vậy giá trị lớn nhất của biểu thức \( A \) là 8, đạt được khi \( m = 1 \).
Đáp số: \( m = 1 \)
Câu 8.
Gọi vận tốc ban đầu của ô tô là \( v \) (km/h) và thời gian ban đầu là \( t \) (giờ).
Khi vận tốc giảm 10 km/h, vận tốc mới là \( v - 10 \) (km/h) và thời gian mới là \( t + \frac{3}{4} \) (giờ).
Khi vận tốc tăng 10 km/h, vận tốc mới là \( v + 10 \) (km/h) và thời gian mới là \( t - \frac{1}{2} \) (giờ).
Quãng đường từ A đến B không đổi, do đó ta có:
\[ v \cdot t = (v - 10) \left( t + \frac{3}{4} \right) \]
\[ v \cdot t = (v + 10) \left( t - \frac{1}{2} \right) \]
Ta sẽ giải hệ phương trình này.
Từ phương trình đầu tiên:
\[ v \cdot t = (v - 10) \left( t + \frac{3}{4} \right) \]
\[ v \cdot t = v \cdot t + \frac{3}{4}v - 10t - \frac{30}{4} \]
\[ 0 = \frac{3}{4}v - 10t - \frac{30}{4} \]
\[ 0 = 3v - 40t - 30 \quad \text{(nhân cả hai vế với 4)} \]
\[ 3v - 40t = 30 \quad \text{(1)} \]
Từ phương trình thứ hai:
\[ v \cdot t = (v + 10) \left( t - \frac{1}{2} \right) \]
\[ v \cdot t = v \cdot t - \frac{1}{2}v + 10t - 5 \]
\[ 0 = -\frac{1}{2}v + 10t - 5 \]
\[ 0 = -v + 20t - 10 \quad \text{(nhân cả hai vế với 2)} \]
\[ -v + 20t = 10 \quad \text{(2)} \]
Bây giờ, ta giải hệ phương trình:
\[
\begin{cases}
3v - 40t = 30 \\
-v + 20t = 10
\end{cases}
\]
Nhân phương trình thứ hai với 2:
\[
\begin{cases}
3v - 40t = 30 \\
-2v + 40t = 20
\end{cases}
\]
Cộng hai phương trình lại:
\[ 3v - 40t - 2v + 40t = 30 + 20 \]
\[ v = 50 \]
Thay \( v = 50 \) vào phương trình \( -v + 20t = 10 \):
\[ -50 + 20t = 10 \]
\[ 20t = 60 \]
\[ t = 3 \]
Vậy vận tốc của ô tô là 50 km/h.
Đáp số: 50 km/h.
Câu 9.
Gọi vận tốc người đi xe đạp từ A đến B là \( v_{AB} \) (km/h) và thời gian đi từ A đến B là \( t_{AB} \) (giờ).
Gọi vận tốc người đi xe đạp từ B về A là \( v_{BA} \) (km/h) và thời gian đi từ B về A là \( t_{BA} \) (giờ).
Biết rằng:
- Vận tốc lúc lên dốc là 10 km/h.
- Vận tốc lúc xuống dốc là 15 km/h.
- Thời gian đi từ A đến B là 16 phút = \(\frac{16}{60}\) giờ = \(\frac{4}{15}\) giờ.
- Thời gian đi từ B về A là 14 phút = \(\frac{14}{60}\) giờ = \(\frac{7}{30}\) giờ.
Ta có:
\[ v_{AB} = 10 \text{ km/h} \]
\[ v_{BA} = 15 \text{ km/h} \]
Quãng đường AB là:
\[ d_{AB} = v_{AB} \times t_{AB} = 10 \times \frac{4}{15} = \frac{40}{15} = \frac{8}{3} \text{ km} \]
Quãng đường BA là:
\[ d_{BA} = v_{BA} \times t_{BA} = 15 \times \frac{7}{30} = \frac{105}{30} = \frac{7}{2} \text{ km} \]
Tổng quãng đường AB và BA là:
\[ d_{AB} + d_{BA} = \frac{8}{3} + \frac{7}{2} = \frac{16}{6} + \frac{21}{6} = \frac{37}{6} \text{ km} \]
Vậy độ dài quãng đường AB là:
\[ \frac{37}{6} \text{ km} \]
Đáp số: \(\frac{37}{6} \text{ km}\)
Câu 10.
Gọi vận tốc người đi nhanh là $v_{n}$ với thời gian đi là $t_{n}$ giờ
Gọi vận tốc người đi chậm là $v_{c}$ với thời gian đi là $t_{c}$ giờ
Theo đề bài ta có:
$t_{c} = t_{n} + 0,1$ (giờ)
Sau khi xuất phát cùng lúc, người đi chậm đi được 2 km thì người đi nhanh đi được:
3,6 - 2 = 1,6 (km)
Thời gian để người đi chậm đi được 2 km là:
$\frac{2}{v_{c}}$ (giờ)
Thời gian để người đi nhanh đi được 1,6 km là:
$\frac{1,6}{v_{n}}$ (giờ)
Vì hai người gặp nhau ở giữa quãng đường nên thời gian đi của người đi chậm hơn thời gian đi của người đi nhanh là 0,1 giờ. Do đó ta có phương trình:
$\frac{2}{v_{c}} - \frac{1,6}{v_{n}} = 0,1$
Biến đổi phương trình trên ta được:
$\frac{20}{v_{c}} - \frac{16}{v_{n}} = 1$ (1)
Nếu người đi chậm xuất phát trước người đi nhanh 6 phút thì họ gặp nhau ở giữa quãng đường, tức là mỗi người đi được 1,8 km. Thời gian để người đi chậm đi được 1,8 km là:
$\frac{1,8}{v_{c}}$ (giờ)
Thời gian để người đi nhanh đi được 1,8 km là:
$\frac{1,8}{v_{n}}$ (giờ)
Vì người đi chậm xuất phát trước 6 phút nên ta có phương trình:
$\frac{1,8}{v_{c}} - \frac{1,8}{v_{n}} = 0,1$ (2)
Biến đổi phương trình (2) ta được:
$\frac{18}{v_{c}} - \frac{18}{v_{n}} = 1$ (3)
Lấy phương trình (1) trừ phương trình (3) ta được:
$\frac{20}{v_{c}} - \frac{16}{v_{n}} - (\frac{18}{v_{c}} - \frac{18}{v_{n}}) = 0$
$\frac{2}{v_{c}} + \frac{2}{v_{n}} = 0$
$\frac{1}{v_{c}} + \frac{1}{v_{n}} = 0$
Do đó ta có:
$\frac{1}{v_{c}} = -\frac{1}{v_{n}}$
Điều này là vô lý, do đó ta phải có:
$v_{c} = v_{n}$
Thay vào phương trình (1) ta được:
$\frac{20}{v_{c}} - \frac{16}{v_{c}} = 1$
$\frac{4}{v_{c}} = 1$
$v_{c} = 4$ (km/giờ)
Đáp số: 4 km/giờ
Câu 11.
Gọi vận tốc của ô tô con là \( x \) km/h và vận tốc của ô tô tải là \( y \) km/h (điều kiện: \( x > 0 \), \( y > 0 \)).
Sau khi đi được 2 giờ, hai xe gặp nhau, tức là tổng quãng đường hai xe đã đi được là 150 km:
\[ 2(x + y) = 150 \]
\[ x + y = 75 \]
Biết rằng nếu vận tốc của ô tô con tăng thêm 5 km/h và vận tốc của ô tô tải giảm đi 5 km/h thì vận tốc của ô tô con gấp đôi vận tốc của ô tô tải:
\[ x + 5 = 2(y - 5) \]
\[ x + 5 = 2y - 10 \]
\[ x = 2y - 15 \]
Bây giờ ta có hệ phương trình:
\[
\begin{cases}
x + y = 75 \\
x = 2y - 15
\end{cases}
\]
Thay \( x = 2y - 15 \) vào phương trình \( x + y = 75 \):
\[ 2y - 15 + y = 75 \]
\[ 3y - 15 = 75 \]
\[ 3y = 90 \]
\[ y = 30 \]
Thay \( y = 30 \) vào phương trình \( x = 2y - 15 \):
\[ x = 2(30) - 15 \]
\[ x = 60 - 15 \]
\[ x = 45 \]
Vậy vận tốc của ô tô con là 45 km/h.
Câu 12.
Gọi vận tốc của người đi xe máy là \( v_1 \) (km/h) và vận tốc của người đi ô tô là \( v_2 \) (km/h).
Người đi xe máy đã đi được 2 giờ trước khi người đi ô tô xuất phát. Sau đó, người đi ô tô xuất phát và gặp người đi xe máy sau 1 giờ.
Trong 1 giờ, người đi xe máy đi được \( v_1 \times 1 = v_1 \) km.
Trong 1 giờ, người đi ô tô đi được \( v_2 \times 1 = v_2 \) km.
Tổng quãng đường hai người đi được trong 1 giờ là:
\[ v_1 + v_2 \]
Trước khi gặp nhau, người đi xe máy đã đi được:
\[ 2 \times v_1 + v_1 = 3v_1 \]
Quãng đường còn lại cho người đi ô tô là:
\[ 200 - 3v_1 \]
Vì người đi ô tô gặp người đi xe máy sau 1 giờ, nên:
\[ v_2 = 200 - 3v_1 \]
Theo đề bài, nếu cả hai người cùng giảm vận tốc đi 5 km/h thì vận tốc của người đi ô tô gấp rưỡi vận tốc của người đi xe máy:
\[ v_2 - 5 = \frac{3}{2} (v_1 - 5) \]
Thay \( v_2 = 200 - 3v_1 \) vào phương trình trên:
\[ 200 - 3v_1 - 5 = \frac{3}{2} (v_1 - 5) \]
\[ 195 - 3v_1 = \frac{3}{2} (v_1 - 5) \]
Nhân cả hai vế với 2 để loại bỏ phân số:
\[ 2(195 - 3v_1) = 3(v_1 - 5) \]
\[ 390 - 6v_1 = 3v_1 - 15 \]
Di chuyển các hạng tử liên quan đến \( v_1 \) sang một vế:
\[ 390 + 15 = 3v_1 + 6v_1 \]
\[ 405 = 9v_1 \]
Giải phương trình:
\[ v_1 = \frac{405}{9} \]
\[ v_1 = 45 \]
Vậy vận tốc của người đi xe máy là 45 km/h.
Câu 13.
Gọi vận tốc của xe máy là \( v_{\text{xe máy}} \) (km/h) và vận tốc của ô tô là \( v_{\text{ô tô}} \) (km/h).
Bước 1: Xác định thời gian để xe máy và ô tô gặp nhau lần đầu tiên.
- Xe máy đi từ A đến C với quãng đường 80 km.
- Ô tô đi từ B đến C với quãng đường \( 180 - 80 = 100 \) km.
- Thời gian để xe máy và ô tô gặp nhau lần đầu tiên là \( t_1 \) (giờ).
Ta có:
\[ t_1 = \frac{80}{v_{\text{xe máy}}} = \frac{100}{v_{\text{ô tô}}} \]
Bước 2: Xác định thời gian để xe máy và ô tô gặp nhau lần thứ hai.
- Xe máy đi từ A đến D với quãng đường 60 km.
- Ô tô đi từ B đến D với quãng đường \( 180 - 60 = 120 \) km.
- Thời gian để xe máy và ô tô gặp nhau lần thứ hai là \( t_2 \) (giờ).
Ta có:
\[ t_2 = \frac{60}{v_{\text{xe máy}}} = \frac{120}{v_{\text{ô tô}}} \]
Bước 3: Xác định thời gian xe máy khởi hành sau 54 phút.
- Thời gian xe máy khởi hành sau 54 phút là \( \frac{54}{60} = 0.9 \) giờ.
Bước 4: Xác định mối liên hệ giữa thời gian \( t_1 \) và \( t_2 \).
- Thời gian \( t_2 \) sẽ bằng thời gian \( t_1 \) cộng thêm 0.9 giờ:
\[ t_2 = t_1 + 0.9 \]
Bước 5: Thay các giá trị vào phương trình.
\[ \frac{60}{v_{\text{xe máy}}} = \frac{80}{v_{\text{xe máy}}} + 0.9 \]
Bước 6: Giải phương trình để tìm \( v_{\text{xe máy}} \).
\[ \frac{60}{v_{\text{xe máy}}} = \frac{80}{v_{\text{xe máy}}} + 0.9 \]
\[ \frac{60}{v_{\text{xe máy}}} - \frac{80}{v_{\text{xe máy}}} = 0.9 \]
\[ \frac{-20}{v_{\text{xe máy}}} = 0.9 \]
\[ v_{\text{xe máy}} = \frac{20}{0.9} \]
\[ v_{\text{xe máy}} = \frac{200}{9} \approx 22.22 \text{ km/h} \]
Bước 7: Tìm vận tốc của ô tô.
\[ t_1 = \frac{80}{v_{\text{xe máy}}} = \frac{80}{\frac{200}{9}} = \frac{80 \times 9}{200} = 3.6 \text{ giờ} \]
\[ v_{\text{ô tô}} = \frac{100}{t_1} = \frac{100}{3.6} \approx 27.78 \text{ km/h} \]
Đáp số: Vận tốc của ô tô là 27.78 km/h.