Lý thuyết Bài 3: Bất phương trình bậc nhất hai ẩn
=============
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Bất phương trình bậc nhất hai ẩn
Bất phương trình bậc nhất hai ẩn x, y có dạng tổng quát là: \(ax + by \le c\left( {ax + by \ge c,ax + by < c,ax + by > c} \right)\) (trong đó a, b, c là những số thực đã cho, a và b không đồng thời bằng 0, x và y là các ẩn số.) Cặp số (x0; y0) được gọi là một nghiệm của bất phương trình bậc nhất hai ẩn \(ax + by \le c\) nếu bất đẳng thức \(a{x_0} + b{y_0} \le c\) đúng. |
---|
Nhận xét: Bất phương trình bậc nhất hai ẩn luôn có vô số nghiệm.
Ví dụ: Cặp số (x; y) = (100; 100) thoả mãn bất phương trình bậc nhất hai ẩn nào trong hai bất phương trình thu được ở HĐ1? Từ đó cho biết rạp chiếu phim có phải bù lỗ hay không nếu bán được 100 vé loại 1 và 100 vé loại 2.
Trả lời câu hỏi tương tự với cặp số (x; y) = (150; 150).
Giải
Bước 1:
Từ HĐ 1 ta có hai bất phương trình:
\(x + 2y \ge 400\left( 1 \right)\) và \(x + 2y < 400\left( 2 \right)\)
Thay x=100 và y=100 vào bất phương trình (1) ta được:
\(100 + 2.100 \ge 400 \Leftrightarrow 300 \ge 400\) (Vô lí)
=> Cặp số (x;y)=(100;100) không thỏa mãn bất phương trình (1).
Thay x=100 và y=100 vào bất phương trình (2) ta được:
\(100 + 2.100 < 400 \Leftrightarrow 300 < 400\) (Đúng)
=> Cặp số (x;y)=(100;100) thỏa mãn bất phương trình (2).
Cặp số (x;y)=(100;100) thỏa mãn bất phương trình (2) có nghĩa là nếu bán được 100 vé loại 1 và 100 vé loại 2 thì rạp chiếu phim phải bù lỗ.
Bước 2:
Thay x=150 và y=150 vào bất phương trình (1) ta được:
\(150 + 2.150 \ge 400 \Leftrightarrow 450 \ge 400\) (Đúng)
=> Cặp số (x;y)=(150;150) thỏa mãn bất phương trình (1).
Thay x=150 và y=150 vào bất phương trình (2) ta được:
\(150 + 2.150 < 400 \Leftrightarrow 450 < 400\) (Vô lí)
=> Cặp số (x;y)=(150;150) không thỏa mãn bất phương trình (2).
Cặp số (x;y)=(150;150) thỏa mãn bất phương trình (1) có nghĩa là nếu bán được 150 vé loại 1 và 150 vé loại 2 thì rạp chiếu phim không phải bù lỗ.
1.2. Biểu diễn miền nghiệm của bất phương trình bậc nhất hai ẩn trên mặt phẳng tọa độ
– Trong mặt phẳng toạ độ Oxy, tập hợp các điểm có toạ độ là nghiệm của bất phương trình \(ax + by \le c\) được gọi là miền nghiệm của bất phương trình đó.
– Người ta chứng minh được rằng đường thẳng d có phương trình ax + by = z chia mặt phẳng toạ độ Oxy thành hai nửa mặt phẳng bờ d:
+ Một nửa mặt phẳng (không kể bờ d) gồm các điểm có toạ độ (x; y) thoả mãn ax + by > c;
+ Nửa mặt phẳng còn lại (không kể bờ d) gồm các điểm có toạ độ (x; y) thoả mãn ax + by < c.
(Bờ d gồm các điểm có toạ độ (x; y) thoả mãn ax + by = c.)
– Cách biểu diễn miền nghiệm của bất phương trình bậc nhất hai ẩn \(ax + by \le c\)
+ Vẽ đường thẳng d: ax + by = c trên mặt phẳng toạ độ Oxy.
+ Lấy một điểm M0(x0; y0) không thuộc d.
+ Tính \(a{x_0} + b{y_0}\) và so sánh với c.
+ Nếu \(a{x_0} + b{y_0} < c\) thì nửa mặt phẳng bờ d chứa M0 là miền nghiệm của bất phương trình. Nếu \(a{x_0} + b{y_0} > c\) thì nửa mặt phẳng bờ d không chứa M0 là miền nghiệm của bất phương trình.
Ví dụ: Biểu diễn miền nghiệm của bất phương trình \(5x{\rm{ }} – {\rm{ }}7y\;{\rm{ }} \le {\rm{ }}0\) trên mặt phẳng toạ độ
Giải
Bước 1: Vẽ đường thẳng d: 5x – 7y = 0 trên mặt phẳng toạ độ Oxy
Bước 2: Lấy điểm M0(0; 1) không thuộc d và thay x = 0, y = 1 vào biểu thức 5x – 7y ta được: 5.0 – 7.1 = -7 < 0.
Do đó miền nghiệm của bất phương trình là nửa mặt phẳng bờ d chứa điểm M0 (miền không bị gạch).
Chú ý: Miền nghiệm của bất phương trình ax + by < c là miền nghiệm của bắt phương trình \(ax + by \le c\) bỏ đi đường thẳng ax + by = c và biểu diễn đường thẳng bằng nét đứt.
Bài tập minh họa
Câu 1: Cho bất phương trình bậc nhất hai ẩn \(x + 2y \ge 0\).
a) Hãy chỉ ra ít nhất hai nghiệm của bất phương trình trên.
b) Với y=0, có bao nhiêu giá trị của x thỏa mãn bất phương trình đã cho?
Hướng dẫn giải
a)
+) Ta thử với cặp số (x;y)=(0;0):
Thay x=0 và y=0 vào bất phương trình \(x + 2y \ge 0\), ta được: (Đúng)
\(0 + 2.0 \ge 0 \Leftrightarrow 0 \ge 0\)(Đúng)
=> (0;0) là một nghiệm của bất phương trình \(x + 2y \ge 0\)
+) Ta thử với cặp số (1;1):
Thay x=1, y=1 vào bất phương trình \(x + 2y \ge 0\) ta được:
\(1 + 2.1 \ge 0 \Leftrightarrow 3 \ge 0\)(Đúng)
=> (1;1) là một nghiệm của bất phương trình \(x + 2y \ge 0\)
Như thế ta đã tìm được 2 nghiệm của bất phương trình đã cho là (0;0) và (1;1).
b) Thay y=0 vào bất phương trình \(x + 2y \ge 0\) ta được:
\(x + 2.0 \ge 0 \Leftrightarrow x \ge 0\)
Ta thấy bất phương trình bài cho tương đương với bất phương trình nên số giá trị của x thỏa mãn bất phương trình đã cho là số x thỏa mãn điều kiện .
Mà ta có vô số giá trị của x thỏa mãn nên có vô số giá trị của x thỏa mãn bất phương trình đã cho.
Câu 2: Cho đường thẳng d: 2x – y = 4 trên mặt phẳng toạ độ Oxy (H.2.1). Đường thẳng này chia mặt phẳng thành hai nửa mặt phẳng.
a) Các điểm 0,0; 0), A(-1; 3) và B(-2; -2) có thuộc cùng một nửa mặt phẳng bờ là đường thẳng d không?
Tính giá trị của biểu thức 2x – y tại các điểm đó và so sánh với 4.
b) Trả lời câu hỏi tương tự như câu a với các điểm C(3; 1), D(4; -1).
Hướng dẫn giải
a)
Bước 1:
Quan sát hình trên, các điểm A, O, B là các điểm được bôi vàng, và các điểm đó cùng nằm một phía (bên trái) nên chúng thuộc cùng một nửa mặt phẳng bờ là đường thẳng d.
Bước 2:
+) Thay tọa độ của điểm O(0;0) vào biểu thức 2x-y ta được: 2.0-0=0.
Như vậy giá trị của biểu thức 2x-y tại O là 0 và 0<4.
+) Thay tọa độ của điểm A(-1;3) vào biểu thức 2x-y ta được: 2.(-1)-3=-5.
Như vậy giá trị của biểu thức 2x-y tại A là -5 và -5<4
+) Thay tọa độ của điểm B(-2;-2) vào biểu thức 2x-y ta được: 2.(-2)-(-2)=-2.
Như vậy giá trị của biểu thức 2x-y tại B là -2 và -2<4.
b)
Bước 1:
Quan sát hình trên, các điểm C, D là các điểm được bôi vàng, và các điểm đó cùng nằm một phía (bên phải) nên chúng thuộc cùng một nửa mặt phẳng bờ là đường thẳng d.
Bước 2:
+) Thay tọa độ của điểm C(3;1) vào biểu thức 2x-y ta được: 2.3-1=5.
Như vậy giá trị của biểu thức 2x-y tại C là 5 và 5>4.
+) Thay tọa độ của điểm D(4;-1) vào biểu thức 2x-y ta được: 2.4-(-1)=9.
Như vậy giá trị của biểu thức 2x-y tại D là 9 và 9>4
=============
Học Toán lớp 10 – Kết nối – Bài 2. Tập hợp và các phép toán trên tập hợp Toán 10 Kế..
Trả lời