b) |−5x| = 3x − 16
Ta xét hai trường hợp:
Trường hợp 1: -5x ≥ 0 (tức là x ≤ 0)
Khi đó, |−5x| = 5x. Phương trình trở thành:
5x = 3x - 16
5x - 3x = -16
2x = -16
x = -8
Kiểm tra điều kiện x ≤ 0: Đúng.
Thử lại:
|−5(-8)| = 3(-8) - 16
|40| = -24 - 16
40 ≠ -40 (sai)
Vậy x = -8 không thỏa mãn phương trình.
Trường hợp 2: -5x < 0 (tức là x > 0)
Khi đó, |−5x| = -5x. Phương trình trở thành:
-5x = 3x - 16
-5x - 3x = -16
-8x = -16
x = 2
Kiểm tra điều kiện x > 0: Đúng.
Thử lại:
|−5(2)| = 3(2) - 16
|-10| = 6 - 16
10 = -10 (sai)
Vậy x = 2 không thỏa mãn phương trình.
Kết luận: Phương trình không có nghiệm.
e) |8 - x| = x² + x
Ta xét hai trường hợp:
Trường hợp 1: 8 - x ≥ 0 (tức là x ≤ 8)
Khi đó, |8 - x| = 8 - x. Phương trình trở thành:
8 - x = x² + x
x² + x + x - 8 = 0
x² + 2x - 8 = 0
Phân tích đa thức thành nhân tử:
(x + 4)(x - 2) = 0
x + 4 = 0 hoặc x - 2 = 0
x = -4 hoặc x = 2
Kiểm tra điều kiện x ≤ 8:
- x = -4: Đúng.
- x = 2: Đúng.
Thử lại:
- Với x = -4:
|8 - (-4)| = (-4)² + (-4)
|12| = 16 - 4
12 = 12 (đúng)
- Với x = 2:
|8 - 2| = 2² + 2
|6| = 4 + 2
6 = 6 (đúng)
Vậy x = -4 và x = 2 đều thỏa mãn phương trình.
Trường hợp 2: 8 - x < 0 (tức là x > 8)
Khi đó, |8 - x| = -(8 - x) = x - 8. Phương trình trở thành:
x - 8 = x² + x
x² + x - x + 8 = 0
x² + 8 = 0
Phương trình này vô nghiệm vì x² không thể âm.
Kết luận: Các nghiệm của phương trình là x = -4 và x = 2.
c) |x - 4| = -3x + 5
Ta xét hai trường hợp:
Trường hợp 1: x - 4 ≥ 0 (tức là x ≥ 4)
Khi đó, |x - 4| = x - 4. Phương trình trở thành:
x - 4 = -3x + 5
x + 3x = 5 + 4
4x = 9
x = $\frac{9}{4}$
Kiểm tra điều kiện x ≥ 4: Sai.
Vậy x = $\frac{9}{4}$ không thỏa mãn phương trình.
Trường hợp 2: x - 4 < 0 (tức là x < 4)
Khi đó, |x - 4| = -(x - 4) = 4 - x. Phương trình trở thành:
4 - x = -3x + 5
4 - x + 3x = 5
2x = 1
x = $\frac{1}{2}$
Kiểm tra điều kiện x < 4: Đúng.
Thử lại:
|$\frac{1}{2}$ - 4| = -3($\frac{1}{2}$) + 5
|-$\frac{7}{2}$| = -$\frac{3}{2}$ + 5
$\frac{7}{2}$ = $\frac{7}{2}$ (đúng)
Vậy x = $\frac{1}{2}$ thỏa mãn phương trình.
Kết luận: Nghiệm của phương trình là x = $\frac{1}{2}$.
Bài 21:
a) $(x-3)^2 < x^2 - 5x + 4$
$(x-3)^2 < x^2 - 5x + 4$
$x^2 - 6x + 9 < x^2 - 5x + 4$
$x^2 - 6x + 9 - x^2 + 5x - 4 < 0$
$-x + 5 < 0$
$-x < -5$
$x > 5$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x > 5\}$
b) $(x-3)(x+3) \leq (x+2)^2 + 3$
$(x-3)(x+3) \leq (x+2)^2 + 3$
$x^2 - 9 \leq x^2 + 4x + 4 + 3$
$x^2 - 9 \leq x^2 + 4x + 7$
$x^2 - 9 - x^2 - 4x - 7 \leq 0$
$-4x - 16 \leq 0$
$-4x \leq 16$
$x \geq -4$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x \geq -4\}$
c) $\frac{4x-5}{3} > \frac{7-x}{5}$
$\frac{4x-5}{3} > \frac{7-x}{5}$
$5(4x-5) > 3(7-x)$
$20x - 25 > 21 - 3x$
$20x + 3x > 21 + 25$
$23x > 46$
$x > 2$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x > 2\}$
d) $\frac{2x+1}{2} + 3 \geq \frac{3-5x}{3} - \frac{4x+1}{4}$
$\frac{2x+1}{2} + 3 \geq \frac{3-5x}{3} - \frac{4x+1}{4}$
$6(2x+1) + 36 \geq 4(3-5x) - 3(4x+1)$
$12x + 6 + 36 \geq 12 - 20x - 12x - 3$
$12x + 42 \geq 9 - 32x$
$12x + 32x \geq 9 - 42$
$44x \geq -33$
$x \geq -\frac{3}{4}$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x \geq -\frac{3}{4}\}$
e) $\frac{5x-3}{5} + \frac{2x+1}{4} \leq \frac{2-3x}{2} - 5$
$\frac{5x-3}{5} + \frac{2x+1}{4} \leq \frac{2-3x}{2} - 5$
$4(5x-3) + 5(2x+1) \leq 10(2-3x) - 100$
$20x - 12 + 10x + 5 \leq 20 - 30x - 100$
$30x - 7 \leq -80 - 30x$
$30x + 30x \leq -80 + 7$
$60x \leq -73$
$x \leq -\frac{73}{60}$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x \leq -\frac{73}{60}\}$
f) $x^2 - 4x + 3 \geq 0$
$x^2 - 4x + 3 \geq 0$
$(x-1)(x-3) \geq 0$
Ta có bảng xét dấu:
| x | (-∞, 1) | (1, 3) | (3, ∞) |
|-----|---------|--------|--------|
| x-1 | - | + | + |
| x-3 | - | - | + |
| (x-1)(x-3) | + | - | + |
Từ bảng xét dấu, ta thấy rằng $(x-1)(x-3) \geq 0$ khi $x \leq 1$ hoặc $x \geq 3$.
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x \leq 1$ hoặc $x \geq 3\}$
g) $x^3 - 2x^2 + 3x - 6 < 0$
$x^3 - 2x^2 + 3x - 6 < 0$
$x^2(x-2) + 3(x-2) < 0$
$(x-2)(x^2+3) < 0$
Ta có bảng xét dấu:
| x | (-∞, 2) | (2, ∞) |
|-----|---------|--------|
| x-2 | - | + |
| x^2+3 | + | + |
| (x-2)(x^2+3) | - | + |
Từ bảng xét dấu, ta thấy rằng $(x-2)(x^2+3) < 0$ khi $x < 2$.
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x < 2\}$
h) $\frac{x+2}{5} \geq 0$
$\frac{x+2}{5} \geq 0$
$x+2 \geq 0$
$x \geq -2$
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x \geq -2\}$
i) $\frac{x+2}{x-3} < 0$
Ta có bảng xét dấu:
| x | (-∞, -2) | (-2, 3) | (3, ∞) |
|-----|----------|---------|--------|
| x+2 | - | + | + |
| x-3 | - | - | + |
| $\frac{x+2}{x-3}$ | + | - | - |
Từ bảng xét dấu, ta thấy rằng $\frac{x+2}{x-3} < 0$ khi $-2 < x < 3$.
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | -2 < x < 3\}$
k) $\frac{x-1}{x-3} > 1$
$\frac{x-1}{x-3} > 1$
$\frac{x-1}{x-3} - 1 > 0$
$\frac{x-1-(x-3)}{x-3} > 0$
$\frac{x-1-x+3}{x-3} > 0$
$\frac{2}{x-3} > 0$
Ta có bảng xét dấu:
| x | (-∞, 3) | (3, ∞) |
|-----|---------|--------|
| x-3 | - | + |
| $\frac{2}{x-3}$ | - | + |
Từ bảng xét dấu, ta thấy rằng $\frac{2}{x-3} > 0$ khi $x > 3$.
Tập nghiệm của bất phương trình là $S = \{x | x > 3\}$
Bài 22:
a) Ta có \(a^2 + b^2 - 2ab = (a - b)^2\). Vì bình phương của mọi số thực đều không âm nên \((a - b)^2 \geq 0\). Do đó \(a^2 + b^2 - 2ab \geq 0\).
b) Ta có \(\frac{a^2 + b^2}{2} \geq ab\). Nhân cả hai vế với 2 ta được \(a^2 + b^2 \geq 2ab\). Điều này đúng vì \(a^2 + b^2 - 2ab = (a - b)^2 \geq 0\). Vậy \(\frac{a^2 + b^2}{2} \geq ab\).
c) Ta có \(a(a + 2) < (a + 1)^2\). Khai triển vế phải ta được \(a^2 + 2a < a^2 + 2a + 1\). Bớt \(a^2 + 2a\) ở cả hai vế ta được \(0 < 1\). Điều này luôn đúng. Vậy \(a(a + 2) < (a + 1)^2\).
d) Ta có \(m^2 + n^2 + 2 \geq 2(m + n)\). Chuyển \(2(m + n)\) sang vế trái ta được \(m^2 + n^2 + 2 - 2m - 2n \geq 0\). Viết lại dưới dạng \(m^2 - 2m + 1 + n^2 - 2n + 1 \geq 0\). Ta có \(m^2 - 2m + 1 = (m - 1)^2\) và \(n^2 - 2n + 1 = (n - 1)^2\). Vì bình phương của mọi số thực đều không âm nên \((m - 1)^2 + (n - 1)^2 \geq 0\). Do đó \(m^2 + n^2 + 2 \geq 2(m + n)\).
e) Ta có \((a + b)\left(\frac{1}{a} + \frac{1}{b}\right) \geq 4\). Khai triển vế trái ta được \(\frac{a}{a} + \frac{a}{b} + \frac{b}{a} + \frac{b}{b} \geq 4\). Rút gọn ta được \(1 + \frac{a}{b} + \frac{b}{a} + 1 \geq 4\). Chuyển 2 sang vế phải ta được \(\frac{a}{b} + \frac{b}{a} \geq 2\). Nhân cả hai vế với \(ab\) ta được \(a^2 + b^2 \geq 2ab\). Điều này đúng vì \(a^2 + b^2 - 2ab = (a - b)^2 \geq 0\). Vậy \((a + b)\left(\frac{1}{a} + \frac{1}{b}\right) \geq 4\).
Bài 23:
a) Ta có: \( m < n \)
Cộng thêm 5 vào cả hai vế, ta được:
\[ m + 5 < n + 5 \]
Vậy \( m + 5 < n + 5 \).
b) Ta có: \( m < n \)
Nhân cả hai vế với 2, ta được:
\[ 2m < 2n \]
Cộng thêm -8 vào cả hai vế, ta được:
\[ -8 + 2m < -8 + 2n \]
Vậy \( -8 + 2m < -8 + 2n \).
c) Ta có: \( m < n \)
Nhân cả hai vế với -3, ta được:
\[ -3m > -3n \]
Cộng thêm 1 vào cả hai vế, ta được:
\[ -3m + 1 > -3n + 1 \]
Vậy \( -3m + 1 > -3n + 1 \).
d) Ta có: \( m < n \)
Chia cả hai vế cho 2, ta được:
\[ \frac{m}{2} < \frac{n}{2} \]
Cộng thêm -5 vào cả hai vế, ta được:
\[ \frac{m}{2} - 5 < \frac{n}{2} - 5 \]
Vậy \( \frac{m}{2} - 5 < \frac{n}{2} - 5 \).
Bài 24:
a) Ta có \( a > b \)
Cộng thêm 2 vào cả hai vế của bất đẳng thức \( a > b \):
\( a + 2 > b + 2 \)
Vậy \( a + 2 > b + 2 \).
b) Ta có \( a > b \)
Nhân cả hai vế của bất đẳng thức \( a > b \) với -2 (chú ý rằng khi nhân hoặc chia cả hai vế của một bất đẳng thức với một số âm, chiều của bất đẳng thức sẽ thay đổi):
\( -2a < -2b \)
Cộng thêm -5 vào cả hai vế của bất đẳng thức \( -2a < -2b \):
\( -2a - 5 < -2b - 5 \)
Vậy \( -2a - 5 < -2b - 5 \).
c) Ta có \( a > b \)
Nhân cả hai vế của bất đẳng thức \( a > b \) với 3:
\( 3a > 3b \)
Cộng thêm 5 vào cả hai vế của bất đẳng thức \( 3a > 3b \):
\( 3a + 5 > 3b + 5 \)
Vì \( 3b + 5 > 3b + 2 \) (vì 5 > 2), nên:
\( 3a + 5 > 3b + 2 \)
Vậy \( 3a + 5 > 3b + 2 \).
d) Ta có \( a > b \)
Nhân cả hai vế của bất đẳng thức \( a > b \) với -4 (chú ý rằng khi nhân hoặc chia cả hai vế của một bất đẳng thức với một số âm, chiều của bất đẳng thức sẽ thay đổi):
\( -4a < -4b \)
Cộng thêm 2 vào cả hai vế của bất đẳng thức \( -4a < -4b \):
\( 2 - 4a < 2 - 4b \)
Vì \( 2 - 4b < 3 - 4b \) (vì 2 < 3), nên:
\( 2 - 4a < 3 - 4b \)
Vậy \( 2 - 4a < 3 - 4b \).