Trong chương này, chúng ta đã mở rộng tập hợp các phép toán cơ bản bằng khái niệm căn bậc hai và căn bậc ba, giúp xử lý và biểu diễn các số vô tỉ một cách chính xác.
🔍
Căn bậc hai số học
Chỉ xét số x≥0 sao cho x2=a
🛠️
Biến đổi biểu thức
Trục căn thức, đưa thừa số ra ngoài/vào trong
🧊
Căn bậc ba
Dấu âm cũng có căn bậc ba bình thường
🔍 Khám phá
📖 I. LÝ THUYẾT
1. Căn bậc hai và căn thức bậc hai
Căn bậc hai số học của một số a≥0 là số x≥0 sao cho x2=a. Ký hiệu: a.
Căn thức bậc hai Acó nghĩa (hay xác định) khi và chỉ khi A≥0.
Hằng đẳng thức căn: A2=∣A∣.
Nếu A≥0 thì A2=A.
Nếu A<0 thì A2=−A.
2. Khai căn với phép nhân và phép chia
Với A,B là các biểu thức không âm (A≥0,B≥0):
A⋅B=A⋅B
BA=BA (Với B>0)
Lưu ý: Không có tính chất phân phối qua phép cộng/trừ:A±B=A±B.
3. Biến đổi biểu thức chứa căn bậc hai
Đưa thừa số ra ngoài dấu căn:A2⋅B=∣A∣B (B≥0).
Đưa thừa số vào trong dấu căn:
Với A≥0,B≥0: AB=A2B.
Với A<0,B≥0: AB=−A2B.
Khử mẫu của biểu thức lấy căn:BA=∣B∣AB
🌍 Vận dụng
🌍 III. BÀI TẬP TỰ LUẬN
Bài 1: Tìm điều kiện xác định của biểu thức chứa căn
Tìm điều kiện để các biểu thức sau có nghĩa:
a) 5−3x
b) 2x+1−3
c) x2−6x+9
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Biểu thức có nghĩa khi 5−3x≥0⇔−3x≥−5⇔x≤35.
b) Biểu thức có nghĩa khi 2x+1−3≥0. Vì tử số là −3<0, nên mẫu số phải nhỏ hơn 0:
2x+1<0⇔2x<−1⇔x<−0,5.
c) Có x2−6x+9=(x−3)2. Vì (x−3)2≥0 với mọi x∈R, nên biểu thức xác định với mọi x∈R.
Bài 2: Tính giá trị và rút gọn bằng hằng đẳng thức A2=∣A∣
Tính và rút gọn các biểu thức sau:
a) (3−2)2
b) 4−23−3
c) 9x2−2x (với x<0)
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) (3−2)2=∣3−2∣. Vì 3<2 nên 3−2<0. Do đó, ∣3−2∣=2−3.
b) Xét 4−23=(3)2−23⋅1+12=(3−1)2=∣3−1∣=3−1.
Ta có: 3−1−3=−1.
c) Ta có 9x2=(3x)2=∣3x∣. Vì x<0 nên ∣3x∣=−3x.
Biểu thức trở thành: −3x−2x=−5x.
Bài 3: Khai Phương Một Tích, Một Thương
Thực hiện các phép tính:
a) 1,44⋅225
b) 0,16⋅0,64⋅225
c) 40160
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) 1,44⋅225=1,2⋅15=18.
b) 0,16⋅0,64⋅225=0,4⋅0,8⋅15=4,8.
c) Áp dụng quy tắc chia căn hai số: 40160=4=2.
Bài 4: Biến đổi căn thức (Đưa vào/ra và trục căn thức)
Rút gọn biểu thức:
a) 312−227+2148
b) 510−5−32
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) 34⋅3−29⋅3+2116⋅3=3⋅23−2⋅33+21⋅43=63−63+23=23.
b) Mẫu 1: 5105=25.
Mẫu 2: Nhân lượng liên hợp: (5−3)(5+3)2(5+3)=5−32(5+3)=5+3.
Vậy biểu thức =25−(5+3)=5−3.
Bài 5: Rút gọn biểu thức chứa phân thức
Cho biểu thức A=(x−1x−x−x1):x−1x+1
a) Tìm ĐKXĐ của A.
b) Rút gọn biểu thức A.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) ĐKXĐ: x>0 và x=1. (Để căn thức có nghĩa và mẫu số khác 0).
b) Trong ngoặc: Mẫu số chung là x(x−1).
x(x−1)x⋅x−x(x−1)1=x(x−1)x−1=x(x−1)(x−1)(x+1)=xx+1.
Phân thức chia: (x−1)(x+1)x+1=x−11.
Nên A=xx+1:x−11=xx+1⋅(x−1)=xx−1.
Bài 6: Biểu thức tổng hợp
Cho biểu thức B=x+3x+x−32x−x−93x+9.
a) Rút gọn biểu thức B (với x≥0,x=9).
b) Tìm x để B=31.
c) Tìm giá trị nhỏ nhất của B.
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Mẫu chung là x−9=(x−3)(x+3).
B=(x−3)(x+3)x(x−3)+2x(x+3)−(3x+9)=x−9x−3x+2x+6x−3x−9=(x−3)(x+3)3x−9=(x−3)(x+3)3(x−3)=x+33.
b) B=31⇔x+33=31⇔x+3=9⇔x=6⇔x=36 (TM).
c) Vì x≥0 nên x≥0⇒x+3≥3.
Do đó B=x+33≤33=1. Giá trị LỚN NHẤT là 1 khi x=0. (Lỗi ở đề hỏi NN, vì x vô hạn nên B>0 nhưng không có GTNN. Trả lời: B không có GTNN, B lớn nhất bằng 1).
Bài 7: Giải phương trình vô tỉ cơ bản
Giải các phương trình sau:
a) 2x−1=3
b) 4x+20−3x+5+349x+45=6
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) ĐKXĐ: x≥0,5. PT ⇔2x−1=9⇔2x=10⇔x=5 (TMĐK).
b) ĐKXĐ: x≥−5.
PT ⇔4(x+5)−3x+5+349(x+5)=6⇔2x+5−3x+5+34⋅3x+5=6⇔2x+5−3x+5+4x+5=6⇔3x+5=6⇔x+5=2⇔x+5=4⇔x=−1 (TMĐK). S={−1}.
Bài 8: Giải phương trình vô tỉ dạng A=∣B∣
Giải phương trình:
x2−4x+4=3x−1
📊 Xem lời giải
Lời giải:
PT ⇔(x−2)2=3x−1⇔∣x−2∣=3x−1.
Để phương trình có nghiệm, thì 3x−1≥0⇔x≥31.
Khi đó ta có 2 trường hợp:
TH1: x−2=3x−1⇔2x=−1⇔x=−0,5 (Loại vì <31)
TH2: x−2=−(3x−1)⇔x−2=−3x+1⇔4x=3⇔x=0,75 (Thỏa mãn)
Vậy tập nghiệm là S={0,75}.
Bài 9: Bài toán về căn bậc ba
a) Tính: 364−3−125+3−27
b) Giải phương trình: 32x−1=3
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) 343−3(−5)3+3(−3)3=4−(−5)+(−3)=4+5−3=6.
b) Lập phương hai vế của phương trình:
2x−1=33⇔2x−1=27⇔2x=28⇔x=14.
Vậy S={14}.
Bài 10: Bài toán thực tế ứng dụng căn bậc hai
Vận tốc v (m/s) của một vật rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao h (m) được tính theo công thức gần đúng v=2gh, với g≈9,8 m/s2 là gia tốc trọng trường.
a) Tính vận tốc của một vật khi chạm đất nếu nó được rơi từ độ cao 45m (làm tròn đến chữ số thập phân thứ hai).
b) Trạm không gian ISS rơi ở độ bay nào nếu khi tiếp cận bầu khí quyển vận tốc của vật rơi đạt đến 140 m/s?
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) Thay g=9,8 và h=45 vào công thức:
v=2⋅9,8⋅45=19,6⋅45=882≈29,70 (m/s).
Vận tốc khi chạm đất xấp xỉ 29,70 m/s.
b) Thay v=140 và g=9,8 vào công thức:
140=2⋅9,8⋅h=19,6h.
Bình phương hai vế: 19,6h=1402=19600⇒h=19,619600=1000 (m).
Vậy độ bay tương đương 1000m.
Bài 11: Rút gọn biểu thức chứa căn bậc ba
Rút gọn:
a) 38−3−27+364
b) x=35+213+35−213. (Gợi ý lập phương hai vế x3)
📊 Xem lời giải
Lời giải:
a) 323−3(−3)3+343=2−(−3)+4=2+3+4=9.
b) Cho x=35+213+35−213.
Áp dụng hằng đẳng thức: (A+B)3=A3+B3+3AB(A+B).
x3=(5+213)+(5−213)+3(3(5+213)(5−213))⋅xx3=10+3(325−52)⋅xx3=10+3(3−27)⋅x⇔x3=10+3(−3)x⇔x3=10−9x.
Suy ra: x3+9x−10=0⇔(x−1)(x2+x+10)=0.
Vì x2+x+10=(x+0.5)2+9.75>0 nên x−1=0⇔x=1.
Vậy biểu thức có giá trị bằng 1.
⭐ Ghi nhớ
💡 Những bài học rút ra
Biểu thức A cần tìm ĐKXĐ A≥0 rất quan trọng trước khi làm bất kỳ phép biến đổi nào.
Luôn nhớ A2=∣A∣ thay vì ngay lập tức bỏ căn và giữ A. Xét dấu của A để mở trị tuyệt đối một cách thích hợp.
Trục căn thức ở mẫu yêu cầu kỹ năng hằng đẳng thức A2−B2=(A−B)(A+B). Cực kỳ hữu dụng khi mẫu có dạng tổng hoặc hiệu 2 căn thức.
Căn bậc ba tồn tại cho số âm vô tư, hãy nhớ 3−A3=−A. Lập phương 2 vế là công cụ hay dùng với phương trình căn bậc ba.