Chuyên đề luyện thi học sinh giỏi và ôn thi vào 10 - Phần Đại số - Chuyên đề 19: Giải toán bằng cách lập phương trình

Nội dung text: Chuyên đề luyện thi học sinh giỏi và ôn thi vào 10 - Phần Đại số - Chuyên đề 19: Giải toán bằng cách lập phương trình

1. Chuyên đề 19. GIẢI TOÁN BẰNG CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH A. Kiến thức cần nhớ Bước 1. Lập phương trình. • Chọn ẩn số và đặt điều kiện thích hợp của ẩn. • Biểu diễn các đại lượng chưa biết theo ẩn số và các đại lượng đã biết. • Lập phương trình biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng. Bước 2. Giải phương trình nói trên. Bước 3.Trả lời: Kiểm tra xem trong các nghiệm của phương trình, nghiệm nào thích hợp với bài toán và trả lời. B. Một số ví dụ Ví dụ 1. Một nhóm thợ đặt kế hoạch sản xuất 2400 sản phẩm trong thời gian dự định. Trong 5 ngày đầu họ thực hiện đúng mức đề ra, nhưng vì muốn hoàn thành sớm 5 ngày nên trong những ngày còn lại họ phải làm vượt mức mỗi ngày 20 sản phẩm. Hỏi theo kế hoạch mỗi ngày họ cần sản xuất bao nhiêu sản phẩm? Giải Tìm cách giải. Để giải dạng toán này, chúng ta nên nhớ: khèi l­îngc«ng viÖc khèi l­îngc«ng viÖc Năng suất = Thời gian = thêi gian n¨ngsuÊt Sau gọi ẩn là năng suất, chúng ta biểu diễn thời gian dự định và thời gian thực tế theo ẩn số và các số đã biết. Phương trình lập được là phương trình về thời gian. Trình bày lời giải Gọi số sản phẩm theo kế hoạch mỗi ngày cần sản xuất là x (sản phẩm / ngày, x Z*) Suy ra trong 5 ngày đầu họ làm được 5 x (sản phẩm), thời gian làm số sản phẩm còn lại 2400 5x là ngày x 20 2400 Thời gian làm theo kế hoạch là ngày x Theo đề bài nhóm thợ hoàn thành sớm 5 ngày so với dự định, ta có phương trình 2400 5x 2400 5 5 x2 40x 9600 0 x 20 x Giải ra ta được x1 80 (thỏa mãn điều kiện), x2 120 (loại) Vậy theo kế hoạch mỗi ngày cần sản xuất 80 sản phẩm.
2. Ví dụ 2. Một tổ chức có kế hoạch sản xuất 350 sản phẩm theo năng xuất dự định. Nếu tăng năng xuất lên 10 sản phẩm mỗi ngày thì tổ đó hoàn thành sớm 2 ngày so với giảm năng suất 10 sản phẩm mỗi ngày. Tính năng xuất dự kiến. Giải Gọi năng suất dự kiến là x ( x N*, x sản phẩm) 350 Nếu năng suất mỗi ngày tăng thêm 10 sản phẩm thì thời gian hết là ngày x 10 350 Nếu năng suất mỗi ngày giảm đi 10 sản phẩm thì thời gian hết là: ngày x 10 Theo đề bài, nếu tăng năng xuất lên 10 sản phẩm mỗi ngày thì tổ đó hoàn thành sớm 2 350 350 ngày so với giảm năng suất 10 sản phẩm mỗi ngày, ta có phương trình 2 x 10 x 10 350x 3500 350x 3500 2x2 200 2x2 7200 x1 60 (thỏa mãn), x2 60 (không thỏa mãn) Vậy năng suất dự kiến là 60 sản phẩm mỗi ngày. Ví dụ 3. Hai vòi nước cùng chảy vào bể không có nước và đầy bế sau 1h48 phút. Nếu chảy riêng thì vòi thứ hai chảy đầy bể nhanh hơn vòi thứ nhất là 1h30 phút. Hỏi nếu chảy riêng thì mỗi vòi sẽ chảy đầy bể trong bao lâu? Giải 9 3 Đổi 1h48 phút = h , 1h30 phút = h 5 2 9 Gọi thời gian vòi thứ nhất chảy riêng đầy bể là x (giờ, x ) 5 3 Thời gian vòi thứ hai chảy riêng đầy bể là x giờ 2 1 suy ra l giờ vòi thứ nhất chảy đuợc bể x 1 1 giờ vòi thứ hai chảy được bể 3 x 2 Theo đầu bài, hai vòi nước cùng chảy vào bể không có nước và đầy bể sau 1h48 phút 9 1 1 5 h , ta có phương trình 10x2 51x 27 0 3 5 x x 9 2
3. Giải ra ta được x1 4,5 (thỏa mãn điều kiện), x2 0,6 (không thỏa mãn điều kiện) Vậy nếu chảy riêng thì vòi thứ nhất chảy đầy bể hết 4,5h và vòi thứ hai chảy đầy bể hết 4,5 1,5 3h Ví dụ 4. Một mảnh vườn hình chữ nhật có diện tích là 720m 2, nếu tăng chiều dài thêm 6m và giảm chiều rộng đi 4m thì diện tích mảnh vườn không đổi. Tìm kích thước mảnh vườn. Giải Gọi chiều dài của mảnh vườn là x m x 0 720 Chiều rộng của mảnh vườn là m x Chiều dài của mảnh vườn khi tăng thêm 6m là x 6 m 720 Chiều rộng mảnh vườn khi giảm đi 4m là 4 m x Theo đề bài, diện tích mảnh vườn không đổi, ta có phương trình: 720 2 4 x 6 720 4x 24x 4320 0 x Giải ra, ta được x1 30 (thỏa mãn), x2 36 (không thỏa mãn) 720 Vậy chiều dài của mảnh vườn là 30 m, chiều rộng của mảnh vườn là 24m 30 Ví dụ 5. Một phòng họp chứa 300 chỗ ngồi được chia thành các dãy có số ghế bằng nhau. Nếu thêm hai chỗ vào mỗi dãy ghế và bớt đi 3 dãy ghế thì trong phòng bớt đi 11 chỗ ngồi. Hỏi phòng họp lúc đầu có bao nhiêu dãy ghế, mỗi dãy có bao nhiêu ghế? Giải Tìm cách giải. Dạng toán này chúng ta lưu ý: số ghế trong phòng = số dãy x số ghế trong một dãy. Lời giải tương tự như dạng bài toán về hình chữ nhật biết diện tích và sự thay đổi kích thước của nó. Trình bày lời giải Gọi số dãy ghế của phòng họp lúc đầu là x (x N, x dãy) 300 Và số ghế mỗi dãy là (ghế) x Số dãy ghế lúc sau là x 3 dãy 300 Số ghế ở mỗi dãy lúc sau là 2 (ghế) x
4. 300 Theo đề bài, ta có phương trình: x 3 2 300 11 x 900 300 2x 6 289 2x2 5x 900 0 x Giải ra, ta được x1 20 (thỏa mãn), x2 22,5 (không thỏa mãn) 300 Vậy số dãy ghế là 20 dãy và mỗi dây có 15 ghế 20 Ví dụ 6. Cùng một thời điểm, một chiếc ô tô XA xuất phát từ thành phố A hướng về thành phố B và một chiếc xe khác X B xuất phát từ thành phố B hướng về thành phố A. Chúng chuyển động với vận tốc riêng không đổi và gặp nhau lần đầu tại một điểm cách A là 20km. Cả hai chiếc xe sau khi đến B và A tương ứng, lập tức quay trở lại và chúng gặp nhau lần thứ hai tại một địa điểm C. Biết thời gian xe X B đi từ C đến B là 10 phút và thời gian giữa hai lần gặp nhau là 1 giờ. Hãy tính vận tốc của từng chiếc ô tô. (Tuyển sinh lớp 10, THPT năng khiếu ĐHQG. TP Hồ Chí Minh, năm học 2004 - 2005) Giải Gọi M là chỗ gặp nhau lần đầu; vận tốc của ô tô đi từ A là x km / h, x 0 ; vận tốc ô tô 20 đi từ B là y km / h, y 0 . Thời gian xe đi từ A đến M là h x Thời gian này cũng là thời gian xe XB đi từ B đến M. 20 20y Khoảng cách BM là .y km x x 20y Quãng đường AB là 20 km x 10 y Khoảng cách CB là y km 60 6 20y y Khoảng cách AC là 20 km x 6 20y y Tổng khoảng cách MB và BC là km Theo đầu bài, ta có phương trình: x 6 20y y x 1 x 6 20y y 20y y Tổng khoảng cách MA và AC là: 20 20 40 km x 6 x 6 20y y Theo đầu bài ta có phương trình 40 y 2 x 6
5. 20 1 y x 1 x 6 Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: 20 7 y 40 2 x 6 20 1 20 7 2 Từ (1) và (2) ta có: 40 x 7x 160 4800 0 x 6 x 6 1 Giải ra ta được x 40 (thỏa mãn), x 17 (không thỏa mãn) y 60 1 2 7 Vậy vận tốc của ô tô XA là 40 km/h, vận tốc của ô tô XB là 60 km/h. C. Bài tập vận dụng 19.1. Hai vòi nước cùng chảy vào một bể thì đầy sau 7h12 phút. Nếu mỗi vòi chảy riêng mà đầy bể thì tổng thời gian là 30 giờ. Hỏi mỗi vòi chảy riêng thì đầy bể trong thời gian bao lâu? Hướng dẫn giải – đáp số Gọi thời gian vòi thứ nhất chảy riêng đầy bể là x giờ 0 x 30 Thời gian vòi thứ hai chảy riêng đầy bể là 30 x giờ 1 Trong 1 giờ vòi thứ nhất chảy được (bể) x 1 Trong 1 giờ vòi thứ hai chảy được (bể) 30 x 1 Theo đề bài, hai vòi cùng chảy mà đầy bể sau 7h12 phút ( 7 giờ). Ta có phương trình: 5 1 1 1 2 7 1 x 30x 216 0 5 x 30 x Giải ra ta được có x1 12; x2 18 (thỏa mãn) Vậy nếu vòi thứ nhất chảy riêng là 12(giờ) thì vòi hai chảy riêng đầy bể là 30 12 18 (giờ) và ngược lại 19.2. Một tổ dự định sản xuất 720 sản phẩm theo năng suất dự định. Nếu sản xuất tăng 10 sản phẩm mỗi ngày sẽ nhanh hơn giảm năng suất 20 sản phẩm mỗi ngày là 4 ngày. Tính năng suất dự kiến. Hướng dẫn giải – đáp số Gọi năng suất dự kiến là x ( x N*, x sản phẩm) 720 Nếu năng suất mỗi ngày tăng thêm 10 sản phẩm thì thời gian hết là ngày x 10
6. 720 Nếu năng suất mỗi ngày giảm đi 10 sản phẩm thì thời gian hết là: ngày x 20 720 720 Theo đề bài, ta có phương trình 4 x 20 x 10 720x 7200 720x 14400 4x2 40x 800 4x2 40x 22400 0 x1 80 (thỏa mãn), x2 70 (không thỏa mãn) Vậy năng suất dự kiến là 80 sản phẩm mỗi ngày. 19.3. Một hợp tác xã dự kiến thu hoạch 200ha lúa trong thời gian đã định. Song thực tế mỗi ngày thu hoạch nhanh hơn so với kế hoạch là 5 ha nên đã hoàn thành công việc nhanh hơn dự kiến 2 ngày. Hỏi theo dự kiến mỗi ngày thu hoạch bao nhiêu ha? Hướng dẫn giải – đáp số Gọi mỗi ngày theo dự kiến thu hoạch được x ha, x 0 200 Thời gian thu hoạch theo kế hoạch là ngày x 200 Thời gian thu hoạch thực tế là ngày x 5 200 200 Theo đề bài, ta có phương trình 2 x x 5 200x 1000 200x 2x2 10x 2x2 10x 1000 0 x1 20 (thỏa mãn), x2 25 (không thỏa mãn) Vậy theo dự kiến mỗi ngày thu hoạch 20 ha. 19.4. Hai đội công nhân cùng làm một công việc thì làm xong trong 4h. Nếu mỗi đội làm một mình xong công việc ấy thì đội thứ nhất cần ít thời gian hơn đội thứ hai là 6h. Hỏi mỗi đội làm một mình xong công việc ấy trong bao lâu? Hướng dẫn giải – đáp số Gọi thời gian đội thứ nhất làm 1 mình xong công việc hết x (giờ, x > 4) Suy ra thời gian đội thứ hai làm 1 mình xong công việc hết ( x + 6) giờ 1 Trong 1h đội thứ nhất làm được công việc x 1 Trong 1h đội thứ hai làm được công việc x 6
7. 1 1 1 Theo đầu bài, ta có phương trình x x 6 4 x2 2x 24 0 x1 6 (thỏa mãn), x2 4 (không thỏa mãn) Vậy nếu làm riêng thì đội 1 hoàn thành công việc trong 6h và đội 2 hoàn thành công việc trong 6 + 6=12h. 19.5. Hai xe máy khởi hành cùng một lúc từ hai tỉnh A và B cách nhau 90km, đi ngược chiều nhau và gặp nhau sau 1,2 giờ (Xe thứ nhất khởi hành từ A xe thứ hai khởi hành từ B). Tìm vận tốc của mỗi xe. Biết rằng thời gian để xe thứ nhất đi hết quãng đường AB ít hơn thời gian để xe thứ hai đi hết quãng đường AB là 1 giờ. Hướng dẫn giải – đáp số Gọi vận tốc xe đi từ A và xe đi từ B lần lượt là x; y km / h, x, y 0 90 Thời gian xe 1 đi hết quãng đường AB là h x 90 Thời gian xe 2 đi hết quãng đường AB là h y 1,2x 1,2y 90 x y 75 Theo đề bài, ta có hệ phương trình 90 90 90 90 1 1 y x 75 x x x 150 x 45 Giải ra ta được (không thỏa mãn) (thỏa mãn) y 225 y 30 Vậy vận tốc xe đi từ A, xe đi từ B là 45 km/h, 30 km/h. 19.6. Một xuồng máy xuôi dòng sông 30km và ngược dòng 28km hết một thời gian bằng thời gian mà xuồng đi 59,5km trên mặt hồ yên lặng. Tính vận tốc của xuồng khi đi trên hồ, biết rằng vận tốc của nước chảy trên sông là 3km/h. Hướng dẫn giải – đáp số Gọi vận tốc của xuồng trên mặt hồ là x (km/h, x > 0) Vận tốc xuồng đi xuôi dòng là x 3 km/h. Vận tốc xuồng đi ngược dòng là x 3 km/h. 30 28 59,5 Theo đề bài, ta có phương trình x 3 x 3 x 1,5x2 6x 535,5 0 x2 4x 357 0 x1 17 (thỏa mãn), x2 21 (không thỏa mãn)
8. Vậy vận tốc của ca nô khi đi trên mặt hồ yên lặng là 17km/h. 19.7. Một bè nứa trôi tự do (với vận tốc bằng vận tốc dòng nước) và một ca nô cùng dời bến A để xuôi dòng sông Ca nô xuôi dòng được 96km thì quay lại về bến A ngay. Cả đi lẫn về hết 14 giờ. Trên đường quay về A. khi còn cách bến A là 24km thì gặp bè nứa nói trên. Tìm vận tốc riêng của Ca nô và vận tốc dòng nước. Hướng dẫn giải – đáp số Gọi vận tốc của ca nô và vận tốc dòng nước lần lượt là x; y (x > y >0, x y km/h) 96 Thời gian ca nô xuôi dòng là h x y 96 Thời gian ngược dòng là h x y 24 24 Thời gian bè trôi 24km là 14 h y x y 96 96 14 x y x y 96x 7 x y x y 1 Theo đề bài, ta có phương trình 24 24 12x 7y x y 2 14 y x y Từ (1) và (2) suy ra 56y x y 7 x y x y 8y x y (vì x y) x 7y Thay vào phương trình (2) ta được 12.7y 7y 7y y y 2 (thỏa mãn), x 14 (thỏa mãn) Vậy vận tốc của dòng nước là 2 km/h và của ca nô là 14 km/h. 19.8. Một phòng họp có 360 chỗ ngồi được chia thành các dãy có số chỗ ngồi bằng nhau. Nếu thêm cho mỗi dãy 4 chỗ và bớt đi 3 dãy thì số chỗ trong phòng họp không thay đổi. Hỏi ban đầu trong phòng họp có bao nhiêu dãy? Hướng dẫn giải – đáp số Gọi số dãy ghế của phòng họp lúc đầu là x ( x N*, x dãy) 360 Số ghế mỗi dãy là ghế x Số dãy ghế lúc sau là x 3 dãy 360 Số ghế ở mỗi dãy lúc sau là ghế x 3 360 360 Theo đề bài, ta có phương trình 4 4x2 12x 1080 0 x 3 x
9. Giải ra ta được x1 18 (thỏa mãn), x2 15 (không thỏa mãn) 360 Vậy số dãy ghế là 18 dãy và mỗi dãy có 20 ghế 18 19.9. Một ô tô dự định đi từ A đến B cách nhau 120km trong một thời gian quy định. Sau khi đi được 1 giờ ô tô bị chắn đường bởi xe hơi trong 10 phút. Do đó để đến B đúng hẹn, xe phải tăng vận tốc thêm 6km/h. Tính vận tốc lúc đầu của ô tô. Hướng dẫn giải – đáp số 1 Đổi 10 phút = giờ 6 Gọi vận tốc ban đầu của ô tô là x ( x km, x > 0) 120 Thời gian dự định là (giờ) x 120 x Thời gian đi quãng đường lúc sau là (giờ) x 6 120 x 1 120 Theo đầu bài ta có phương trình 1 x2 42x 4320 0 x 6 6 x Giải ra ta được x1 48 (thỏa mãn), x2 90 (không thỏa mãn) Vậy vận tốc ban đầu của ô tô là 48 km/h. 19.10. Một người đi xe máy từ A đến B cách nhau 120km với vận tốc và thời gian dự 1 định. Sau khi đi được quãng đường AB với vận tốc đó người ta tăng vận tốc thêm 3 10km/h trên quãng đường còn lại. Tìm vận tốc dự định và thời gian xe lăn bánh trên đường biết người đó đến B sớm hơn dự định 24 phút. Hướng dẫn giải – đáp số Đổi 24 phút = 0,4 giờ Gọi vận tốc dự định là x (km/h, x > 0) 120 Thòi gian dự định đi từ A đến B là (giờ) x 40 Thời gian xe đi quãng đường đầu tiên là (giờ) x 80 Thời gian xe đi quãng đường còn lại là (giờ) x 10 Theo đề bài, người đó đến B sớm hơn dự định 24 phút, ta có phương trình: 120 80 40 80 80 0,4 0,4 x2 10x 2000 0 x x 10 x x x 10
10. Giải ra ta được x1 40 (thỏa mãn) x2 50 (không thỏa mãn) 120 Vậy vận tốc của xe là 40km/h và thời gian xe lăn bánh trên đường là: 0,4 2,6 giờ 40 19.11. Một xí nghiệp giao cho một công nhân làm 120 sản phẩm trong thời gian quy định. Sau khi làm được 2 giờ, người đó đã cải tiến kĩ thuật nên đã tăng được 4 sản phẩm mỗi giờ so với dự kiến. Vì vậy trong thời gian qui định không những hoàn thành kế hoạch trước 1 giờ mà còn vượt mức 16 sản phẩm. Tính năng suất làm lúc đầu. Hướng dẫn giải – đáp số Gọi năng suất lúc đầu là x (sản phẩm/ giờ, x N) 120 Suy ra thời gian dự định là giờ. x Thực tế, 2 giờ đầu làm được là 2 x sản phẩm năng suất tăng thêm 4 sản phẩm/giờ nên năng suất thực tế là x 4 sản phẩm/ giờ Số sản phẩm thực tế khi tăng năng suất là 120 16 2x 136 2x sản phẩm nên thời gian 136 2x thực tế là giờ x 4 136 2x 120 Theo đầu bài, ta có phương trình: 2 1 x 4 x x2 28x 480 0 Giải ra ta được x1 12 (thỏa mãn), x2 40 (không thỏa mãn) Vậy năng suất lúc đầu là: 12 sản phẩm mỗi giờ. 19.12. Một nhóm học sinh đi du khảo về nguồn bằng xe đạp từ thành phố Cao Lãnh đến khu căn cứ địa cách mạng Xẻo Quýt cách nhau 24 kilômét (km). Khi trở về thành phố Cao Lãnh, vì ngược gió nên vận tốc trung bình của nhóm học sinh bị giảm 4 km/giờ và thời gian di chuyển từ khu căn cứ địa cách mạng Xẻo Quýt về thành phố Cao Lãnh lâu hơn thời gian di chuyển từ thành phố Cao Lãnh đến khu căn cứ địa cách mạng Xẻo Quýt là 1 giờ. Hãy tính vận tốc trung bình ở lượt đi từ thành phố Cao Lãnh đến khu căn cứ địa cách mạng của nhóm học sinh nói trên. (Thi học sinh giỏi toán lớp 9, tỉnh Đồng Tháp, năm học 2014 - 2015) Hướng dẫn giải – đáp số Gọi thành phố Cao Lãnh là A, khu căn cứ địa cách mạng Xẻo Quýt là B.
11. Gọi vận tốc trung bình ở lượt đi của nhóm học sinh nói trên là: x (km/giờ). Điều kiện x 4 Vận tốc trung bình khi trở về là: x 4 (km/giờ) 24 Thời gian nhóm học sinh đi từ điểm A đến điểm B là (giờ) x 24 Thời gian nhóm học sinh đi từ điểm B đến điểm A là (giờ) x 4 24 24 Theo đề bài ta có 1 x2 4x 96 0 x 12; x 8 x 4 x 1 2 Kết hợp với điều kiện ta có x1 12 thỏa mãn Vậy vận tốc trung bình ở lượt đi từ thành phố Cao Lãnh đến khu căn cứ địa cách mạng của nhóm học sinh nói trên là 12 (km/giờ).