Ví dụ 1.
a) Điều kiện xác định: \( x \neq 0 \) và \( y \neq 0 \).
Nhân cả hai vế của phương trình thứ nhất với 3, ta được:
\[ \frac{3}{x} - \frac{3}{y} = 3 \]
Lấy phương trình này trừ đi phương trình thứ hai, ta được:
\[ \left( \frac{3}{x} - \frac{3}{y} \right) - \left( \frac{3}{x} + \frac{4}{y} \right) = 3 - 5 \]
\[ -\frac{7}{y} = -2 \]
\[ \frac{7}{y} = 2 \]
\[ y = \frac{7}{2} \]
Thay \( y = \frac{7}{2} \) vào phương trình thứ nhất, ta được:
\[ \frac{1}{x} - \frac{2}{7} = 1 \]
\[ \frac{1}{x} = 1 + \frac{2}{7} \]
\[ \frac{1}{x} = \frac{9}{7} \]
\[ x = \frac{7}{9} \]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là \( \left( \frac{7}{9}, \frac{7}{2} \right) \).
b) Điều kiện xác định: \( x \neq 2 \) và \( y \neq 1 \).
Gọi \( u = \frac{1}{x-2} \) và \( v = \frac{1}{y-1} \), ta được hệ phương trình:
\[ \left\{\begin{array}{l}u + v = 2 \\ 2u - 3v = 1\end{array}\right. \]
Nhân cả hai vế của phương trình thứ nhất với 2, ta được:
\[ 2u + 2v = 4 \]
Lấy phương trình này trừ đi phương trình thứ hai, ta được:
\[ (2u + 2v) - (2u - 3v) = 4 - 1 \]
\[ 5v = 3 \]
\[ v = \frac{3}{5} \]
Thay \( v = \frac{3}{5} \) vào phương trình thứ nhất, ta được:
\[ u + \frac{3}{5} = 2 \]
\[ u = 2 - \frac{3}{5} \]
\[ u = \frac{7}{5} \]
Do đó, ta có:
\[ \frac{1}{x-2} = \frac{7}{5} \]
\[ x - 2 = \frac{5}{7} \]
\[ x = \frac{19}{7} \]
\[ \frac{1}{y-1} = \frac{3}{5} \]
\[ y - 1 = \frac{5}{3} \]
\[ y = \frac{8}{3} \]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là \( \left( \frac{19}{7}, \frac{8}{3} \right) \).
c) Điều kiện xác định: Không có điều kiện xác định riêng biệt.
Nhân cả hai vế của phương trình thứ nhất với 3, ta được:
\[ 9x^2 + 3y^2 = 15 \]
Cộng phương trình này với phương trình thứ hai, ta được:
\[ (9x^2 + 3y^2) + (x^2 - 3y^2) = 15 + 1 \]
\[ 10x^2 = 16 \]
\[ x^2 = \frac{8}{5} \]
\[ x = \pm \sqrt{\frac{8}{5}} \]
\[ x = \pm \frac{2\sqrt{10}}{5} \]
Thay \( x^2 = \frac{8}{5} \) vào phương trình thứ hai, ta được:
\[ \frac{8}{5} - 3y^2 = 1 \]
\[ 3y^2 = \frac{8}{5} - 1 \]
\[ 3y^2 = \frac{3}{5} \]
\[ y^2 = \frac{1}{5} \]
\[ y = \pm \sqrt{\frac{1}{5}} \]
\[ y = \pm \frac{\sqrt{5}}{5} \]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là \( \left( \frac{2\sqrt{10}}{5}, \frac{\sqrt{5}}{5} \right) \), \( \left( \frac{2\sqrt{10}}{5}, -\frac{\sqrt{5}}{5} \right) \), \( \left( -\frac{2\sqrt{10}}{5}, \frac{\sqrt{5}}{5} \right) \), \( \left( -\frac{2\sqrt{10}}{5}, -\frac{\sqrt{5}}{5} \right) \).
Ví dụ 2:
Để giải các hệ phương trình, ta sẽ thực hiện từng bước một theo phương pháp thế hoặc cộng trừ.
Hệ phương trình a)
\[
\left\{
\begin{array}{l}
2(x + y) + 3(x - y) = 4 \\
(x + y) + 2(x - y) = 5
\end{array}
\right.
\]
Bước 1: Đặt \( u = x + y \) và \( v = x - y \).
Bước 2: Thay vào hệ phương trình:
\[
\left\{
\begin{array}{l}
2u + 3v = 4 \\
u + 2v = 5
\end{array}
\right.
\]
Bước 3: Giải hệ phương trình này:
Nhân phương trình thứ hai với 2:
\[
2u + 4v = 10
\]
Trừ phương trình thứ nhất từ phương trình mới:
\[
(2u + 4v) - (2u + 3v) = 10 - 4 \\
v = 6
\]
Thay \( v = 6 \) vào phương trình \( u + 2v = 5 \):
\[
u + 2(6) = 5 \\
u + 12 = 5 \\
u = -7
\]
Bước 4: Tìm \( x \) và \( y \):
\[
x + y = -7 \\
x - y = 6
\]
Cộng hai phương trình:
\[
2x = -1 \\
x = -\frac{1}{2}
\]
Thay \( x = -\frac{1}{2} \) vào \( x + y = -7 \):
\[
-\frac{1}{2} + y = -7 \\
y = -7 + \frac{1}{2} \\
y = -\frac{14}{2} + \frac{1}{2} \\
y = -\frac{13}{2}
\]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là:
\[
(x, y) = \left(-\frac{1}{2}, -\frac{13}{2}\right)
\]
Hệ phương trình b)
\[
\left\{
\begin{array}{l}
2(x - 2) + 3(1 + y) = -2 \\
3(x - 2) - 2(1 + y) = -3
\end{array}
\right.
\]
Bước 1: Đặt \( u = x - 2 \) và \( v = 1 + y \).
Bước 2: Thay vào hệ phương trình:
\[
\left\{
\begin{array}{l}
2u + 3v = -2 \\
3u - 2v = -3
\end{array}
\right.
\]
Bước 3: Giải hệ phương trình này:
Nhân phương trình thứ nhất với 3 và nhân phương trình thứ hai với 2:
\[
6u + 9v = -6 \\
6u - 4v = -6
\]
Trừ phương trình thứ hai từ phương trình thứ nhất:
\[
(6u + 9v) - (6u - 4v) = -6 - (-6) \\
13v = 0 \\
v = 0
\]
Thay \( v = 0 \) vào phương trình \( 2u + 3v = -2 \):
\[
2u + 3(0) = -2 \\
2u = -2 \\
u = -1
\]
Bước 4: Tìm \( x \) và \( y \):
\[
x - 2 = -1 \\
x = 1
\]
\[
1 + y = 0 \\
y = -1
\]
Vậy nghiệm của hệ phương trình là:
\[
(x, y) = (1, -1)
\]
Ví dụ 3:
Điều kiện xác định: $a)x\ne 0;y\ne 0$.
$b)x\ne y-2;x\ne -y+1$.
$a)$ Nhân phương trình thứ nhất với 4, nhân phương trình thứ hai với 15 rồi trừ vế theo vế ta được: $\frac{113}{y}=502\text\ \Rightarrow y=\frac{1}{4}$. Thay vào phương trình $\frac{15}{x}-\frac{7}{y}=9$ ta được $x=\frac{15}{37}$.
$b)$ Đặt $u=x-y+2;v=x+y-1$. Ta được hệ phương trình mới: $\left\{\begin{array}{l}\frac{7}{u}-\frac{5}{v}=4,5\\\frac{3}{u}+\frac{2}{v}=4\end{array}\right.$
Nhân phương trình thứ nhất với 2, nhân phương trình thứ hai với 5 rồi cộng vế theo vế ta được: $\frac{29}{u}=29\text\ \Rightarrow u=1$. Thay vào phương trình $\frac{7}{u}-\frac{5}{v}=4,5$ ta được $v=10$.
Vậy $x-y+2=1\Rightarrow x=y-1$ và $x+y-1=10\Rightarrow x=11-y$.
Suy ra $y-1=11-y\Rightarrow y=6$.
Thay vào ta được $x=5$.