Bài 21: Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Bài 21: Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Phương pháp giải bài toán thực tế bằng cách lập phương trình bậc hai một ẩn; các dạng toán chuyển động, toán hình học, toán năng suất làm chung làm riêng, lãi suất tài chính và tối ưu thực tiễn.
Bài 21: Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Vận dụng sức mạnh của phương trình bậc hai một ẩn để mô hình hoá và giải quyết các bài toán thực tiễn phong phú: hình học, chuyển động, năng suất và lãi suất ngân hàng.
Tình huống mở đầu (SGK trang 25)
Bác Lan gửi tiết kiệm $100$ triệu đồng vào ngân hàng với kì hạn $12$ tháng theo thể thức lãi kép. Sau năm thứ nhất, do chưa có nhu cầu sử dụng nên bác Lan không rút tiền ra mà tiếp tục gửi $12$ tháng nữa với lãi suất như cũ. Sau hai năm, bác Lan rút tiền ra thì nhận được $118{,}81$ triệu đồng cả vốn lẫn lãi. Hỏi lãi suất gửi tiết kiệm là bao nhiêu?
Xem lời giải tình huống mở đầu (HĐ1, HĐ2, HĐ3)
HĐ1: Gọi $x$ là lãi suất gửi tiết kiệm mỗi năm ($x > 0$, dưới dạng số thập phân). Sau năm thứ nhất, số tiền bác Lan nhận được là: $$100 + 100x = 100(1 + x)\text{ (triệu đồng)}$$
HĐ2: Sau năm thứ hai, số tiền (cả vốn và lãi) là: $$100(1 + x) + 100(1 + x) \cdot x = 100(1 + x)^2\text{ (triệu đồng)}$$
HĐ3: Theo đề bài, sau hai năm bác Lan nhận được $118{,}81$ triệu đồng, nên ta có phương trình: $$100(1 + x)^2 = 118{,}81 \iff (1 + x)^2 = 1{,}1881$$
Vì $x > 0$ nên $1 + x > 1$. Ta có: $1 + x = \sqrt{1{,}1881} = 1{,}09 \iff x = 0{,}09 = 9\%$.
Vậy lãi suất gửi tiết kiệm kì hạn 12 tháng của ngân hàng là $9\%$/năm.
Các bước giải bài toán bằng cách lập phương trình
- Chọn ẩn số và đặt điều kiện thích hợp cho ẩn.
- Biểu diễn các đại lượng chưa biết theo ẩn và các đại lượng đã biết.
- Lập phương trình biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng.
Biến đổi phương trình về dạng bậc hai thu gọn $ax^2 + bx + c = 0$ và giải bằng công thức nghiệm, công thức nghiệm thu gọn hoặc nhẩm nghiệm.
Kiểm tra xem trong các nghiệm của phương trình, nghiệm nào thỏa mãn điều kiện của ẩn, nghiệm nào không, rồi kết luận.
Bài toán Hình học (SGK trang 25)
Một sân bóng đá 7 người có chiều rộng nhỏ hơn chiều dài $30\text{ m}$ và có diện tích bằng $1\,800\text{ m}^2$. Tính chiều dài và chiều rộng của sân bóng đó.
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 1
Gọi $x\text{ (m)}$ là chiều rộng của sân bóng. Điều kiện: $x > 0$.
Khi đó, chiều dài của sân bóng là: $x + 30\text{ (m)}$.
Vì diện tích của sân bóng bằng $1\,800\text{ m}^2$ nên ta có phương trình:
$$x(x + 30) = 1\,800 \iff x^2 + 30x - 1\,800 = 0$$
Ta có: $\Delta' = 15^2 - 1 \cdot (-1\,800) = 225 + 1\,800 = 2\,025 > 0 \implies \sqrt{\Delta'} = 45$.
Phương trình có hai nghiệm phân biệt:
$$x_1 = \frac{-15 - 45}{1} = -60\text{ (loại)}; \quad x_2 = \frac{-15 + 45}{1} = 30\text{ (thỏa mãn)}$$
Chiều rộng của sân bóng là $30\text{ m}$. Chiều dài của sân bóng là: $30 + 30 = 60\text{ (m)}$.
Vậy sân bóng có chiều dài $60\text{ m}$ và chiều rộng $30\text{ m}$.
Bài toán Chuyển động trên sông (SGK trang 26)
Khoảng cách giữa hai bến sông $A$ và $B$ là $36\text{ km}$. Một tàu du lịch đi từ bến $A$ đến bến $B$, nghỉ $30$ phút ở bến $B$ rồi quay lại bến $A$. Thời gian kể từ lúc khởi hành đến khi về đến $A$ là $5{,}5$ giờ. Hãy tìm vận tốc thực của tàu du lịch (tức là vận tốc của tàu khi nước yên lặng), biết rằng vận tốc của dòng nước là $3\text{ km/h}$.
Xem lời giải chi tiết Ví dụ 2
Gọi $x\text{ (km/h)}$ là vận tốc thực của tàu. Điều kiện: $x > 3$ (để tàu có thể đi ngược dòng).
- Vận tốc khi xuôi dòng: $x + 3\text{ (km/h)}$, thời gian đi xuôi dòng: $\dfrac{36}{x + 3}\text{ (giờ)}$.
- Vận tốc khi ngược dòng: $x - 3\text{ (km/h)}$, thời gian đi ngược dòng: $\dfrac{36}{x - 3}\text{ (giờ)}$.
- Thời gian nghỉ tại bến $B$: $30\text{ phút} = 0{,}5\text{ giờ}$.
Theo đề bài ta có phương trình:
$$\frac{36}{x + 3} + 0{,}5 + \frac{36}{x - 3} = 5{,}5 \iff \frac{36}{x + 3} + \frac{36}{x - 3} = 5$$
Quy đồng và khử mẫu: $36(x - 3) + 36(x + 3) = 5(x^2 - 9) \iff 5x^2 - 72x - 45 = 0$.
Ta có $\Delta' = (-36)^2 - 5 \cdot (-45) = 1\,296 + 225 = 1\,521 > 0 \implies \sqrt{\Delta'} = 39$.
Nghiệm: $x_1 = \dfrac{36 - 39}{5} = -\dfrac{3}{5}\text{ (loại)}; \quad x_2 = \dfrac{36 + 39}{5} = 15\text{ (thỏa mãn)}$.
Vậy vận tốc thực của tàu du lịch là $15\text{ km/h}$.
Một đội xe gồm các xe tải cùng loại, cần phải chở $120$ tấn hàng. Tuy nhiên khi làm việc, có hai xe phải điều chuyển đi nơi khác nên mỗi xe phải chở thêm $3$ tấn hàng. Hỏi đội xe đó có bao nhiêu chiếc xe tải?
Xem lời giải Luyện tập
Gọi số xe tải của đội ban đầu là $x$ chiếc ($x \in \mathbb{N}^*, x > 2$).
Theo kế hoạch, mỗi xe phải chở: $\dfrac{120}{x}\text{ (tấn hàng)}$.
Thực tế khi có 2 xe chuyển đi, số xe làm việc là: $x - 2\text{ (chiếc)}$, mỗi xe phải chở: $\dfrac{120}{x - 2}\text{ (tấn hàng)}$.
Vì mỗi xe phải chở thêm $3$ tấn hàng nên ta có phương trình:
$$\frac{120}{x - 2} - \frac{120}{x} = 3 \iff \frac{240}{x(x - 2)} = 3 \iff x(x - 2) = 80 \iff x^2 - 2x - 80 = 0$$
Ta có $\Delta' = (-1)^2 - 1 \cdot (-80) = 81 > 0 \implies \sqrt{\Delta'} = 9$.
Nghiệm: $x_1 = 1 + 9 = 10\text{ (thỏa mãn)}; \quad x_2 = 1 - 9 = -8\text{ (loại)}$.
Vậy đội xe ban đầu có $10$ chiếc xe tải.
Theo SGK Toán 9, quy trình giải bài toán bằng cách lập phương trình gồm 3 bước cơ bản:
- Bước 1: Lập phương trình (chọn ẩn, đặt điều kiện, biểu diễn các đại lượng, lập phương trình).
- Bước 2: Giải phương trình.
- Bước 3: Trả lời (kiểm tra điều kiện của nghiệm và đưa ra kết luận bài toán).
Gọi lãi suất gửi tiết kiệm là $x$ ($x > 0$).
Sau hai năm gửi theo thể thức lãi kép, số tiền nhận được là: $100(1 + x)^2$ triệu đồng.
Theo đề bài: $100(1 + x)^2 = 118{,}81 \iff (1 + x)^2 = 1{,}1881$.
Vì $x > 0$ nên $1 + x = 1{,}09 \iff x = 0{,}09 = 9\%$.
Gọi chiều rộng là $x\text{ (m)}$ ($x > 0$), chiều dài là $x + 30\text{ (m)}$.
Diện tích sân: $x(x + 30) = 1\,800 \iff x^2 + 30x - 1\,800 = 0$.
Ta có: $(x - 30)(x + 60) = 0 \implies x = 30$ (do $x > 0$).
Vậy chiều rộng là $30\text{ m}$ và chiều dài là $30 + 30 = 60\text{ m}$.
Gọi vận tốc thực của tàu là $v\text{ (km/h)}$ ($v > 3$).
Thời gian chạy trên sông: $5{,}5 - 0{,}5 = 5$ giờ.
Phương trình: $\dfrac{36}{v + 3} + \dfrac{36}{v - 3} = 5 \iff 36(2v) = 5(v^2 - 9) \iff 5v^2 - 72v - 45 = 0$.
Giải phương trình được $v = 15$ (thỏa mãn) hoặc $v = -0{,}6$ (loại).
Vậy vận tốc thực của tàu là $15\text{ km/h}$.
Gọi số xe ban đầu là $x$ chiếc ($x \in \mathbb{N}^*, x > 2$).
Số hàng mỗi xe dự định chở: $\dfrac{120}{x}$ tấn.
Thực tế mỗi xe chở: $\dfrac{120}{x - 2}$ tấn.
Ta có phương trình: $\dfrac{120}{x - 2} - \dfrac{120}{x} = 3 \iff x(x - 2) = 80 \iff x^2 - 2x - 80 = 0$.
$(x - 10)(x + 8) = 0 \implies x = 10$ (thỏa mãn) hoặc $x = -8$ (loại).
Vậy đội xe ban đầu có $10$ chiếc.
Gọi chiều rộng ban đầu là $x\text{ (m)}$ ($x > 0$). Chiều dài ban đầu là $\dfrac{360}{x}\text{ (m)}$.
Theo đề bài ta có phương trình:
$$(x + 3)\left(\frac{360}{x} - 4\right) = 360 \iff 360 - 4x + \frac{1\,080}{x} - 12 = 360$$
$$\iff -4x^2 - 12x + 1\,080 = 0 \iff x^2 + 3x - 270 = 0$$
Ta có $(x - 15)(x + 18) = 0 \implies x = 15$ (thỏa mãn).
Chiều dài ban đầu là: $\dfrac{360}{15} = 24\text{ (m)}$.
Gọi tỉ lệ tăng dân số mỗi năm là $r$ ($r > 0$, viết dưới dạng số thập phân).
Sau hai năm, số dân là: $1\,200\,000(1 + r)^2$ người.
Theo đề bài: $1\,200\,000(1 + r)^2 = 1\,452\,000 \iff (1 + r)^2 = \dfrac{1\,452\,000}{1\,200\,000} = 1{,}21$.
Suy ra: $1 + r = 1{,}1 \iff r = 0{,}1 = 10\%$.
Gọi độ dài cạnh góc vuông nhỏ hơn là $x\text{ (cm)}$ ($x > 0$). Cạnh góc vuông còn lại là $x + 7\text{ (cm)}$.
Áp dụng định lí Pythagore:
$$x^2 + (x + 7)^2 = 13^2 \iff 2x^2 + 14x + 49 = 169 \iff 2x^2 + 14x - 120 = 0 \iff x^2 + 7x - 60 = 0$$
$(x - 5)(x + 12) = 0 \implies x = 5$ (thỏa mãn).
Hai cạnh góc vuông là $5\text{ cm}$ và $12\text{ cm}$.
Diện tích tam giác vuông là: $S = \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot 12 = 30\text{ cm}^2$.
Đã Thành Thạo Bài Tập Cơ Bản SGK?
Thử thách ngay với 8 bài toán tương tự & vận dụng nâng cao để bứt phá mục tiêu 9+!
Ngân Hàng Bài Toán Tương Tự & Vận Dụng Nâng Cao
Tuyển tập các bài toán phát triển từ câu hỏi SGK, bám sát đề minh họa và đề thi tốt nghiệp THPT 2025. Hướng dẫn tư duy bản chất, mẹo bấm máy giải nhanh và kèm lớp Zoom tương tác hàng tuần.
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!
Mở Khóa Đáp Án & Lời Giải Dạng Toán Tương Tự 9+
Dạng bài toán tương tự & vận dụng nâng cao này giúp em nắm chắc phương pháp giải nhanh điểm 9+. Đăng nhập hoặc tạo tài khoản miễn phí chỉ trong 30 giây để bắt đầu giải bài!