Giải Toán 10 trang 10 Tập 2 Chân trời sáng tạo

Giải Toán 10 trang 10 Tập 2

Bài 3 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Dựa vào đồ thị của các hàm số bậc hai sau đây, hãy lập bảng xét dấu của tam thức bậc hai tương ứng.

Lời giải:

a) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số cắt trục hoành tại hai điểm phân biệt có hoành độ lần lượt là x₁ = - 2 và x₂ = $\frac{1}{2}$ . Do đó f(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = - 2, x₂ = $\frac{1}{2}$  và a = 1 > 0.

Với x thuộc khoảng (-∞; -2) và $\left(\frac{1}{2};+\infty \right)$  thì đồ thị hàm số nằm phía trên trục hoành hay f(x) > 0 khi x thuộc khoảng (-∞; -2) và $\left(\frac{1}{2};+\infty \right)$ .

Với x thuộc khoảng $\left(-2;\frac{1}{2}\right)$  thì đồ thị hàm số nằm dưới trục hoành hay f(x) < 0 khi x ∈ $\left(-2;\frac{1}{2}\right)$ .

Ta có bảng xét dấu f(x) như sau:

b) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số không cắt trục hoành. Do đó g(x) vô nghiệm và a = 1 > 0.

Hơn nữa toàn bộ đồ thị hàm số g(x) nằm phía trên trục hoành với mọi giá trị của x nên  g(x) > 0 với mọi x.

Ta có bảng xét dấu f(x) như sau:

c) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số h(x) cắt trục hoành tại một điểm duy nhất có hoành độ x = $-\frac{2}{3}$ . Do đó h(x) có nghiệm duy nhất x = $-\frac{2}{3}$  và a = - 9 < 0.

Với x = $-\frac{2}{3}$  thì h(x) = 0;

Với x ≠ $-\frac{2}{3}$  thì đồ thị hàm số h(x) nằm hoàn toàn dưới trục hoành nên h(x) < 0 với x ≠ $-\frac{2}{3}$ .

Khi đó ta có bảng xét dấu:

d) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số không cắt trục hoành. Do đó f(x) vô nghiệm và a = -0,5 < 0.

Hơn nữa toàn bộ đồ thị hàm số f(x) nằm phía dưới trục hoành với mọi giá trị của x nên  f(x) < 0 với mọi x.

Ta có bảng xét dấu f(x) như sau:

e) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số cắt trục hoành tại hai điểm phân biệt có hoành độ lần lượt là x₁ = - 2 và x₂ = $\frac{3}{2}$ . Do đó g(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = - 2, x₂ = $\frac{3}{2}$  và a = -1 < 0.

Với x thuộc khoảng (-∞; -2) và $\left(\frac{3}{2};+\infty \right)$  thì đồ thị hàm số nằm phía dưới trục hoành hay g(x) < 0 khi x thuộc khoảng (-∞; -2) và $\left(\frac{3}{2};+\infty \right)$ .

Với x thuộc khoảng $\left(-2;\frac{3}{2}\right)$  thì đồ thị hàm số nằm trên trục hoành hay g(x) > 0 khi x ∈ $\left(-2;\frac{3}{2}\right)$ .

Ta có bảng xét dấu g(x) như sau:

g) Dựa vào hình vẽ ta thấy:

Đồ thị hàm số h(x) cắt trục hoành tại một điểm duy nhất có hoành độ x = $-\sqrt{2}$ . Do đó h(x) có nghiệm duy nhất x = $-\sqrt{2}$  và a = 1 > 0.

Với x = $-\sqrt{2}$  thì h(x) = 0;

Với x ≠ $-\sqrt{2}$  thì đồ thị hàm số h(x) nằm hoàn toàn phía trên trục hoành nên h(x) > 0 với x ≠ $-\frac{2}{3}$ .

Khi đó ta có bảng xét dấu:

Bài 4 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Xét dấu của tam thức bậc hai sau đây:

a) f(x) = 2x² + 4x + 2;

b) f(x) = - 3x² + 2x + 21;

c) f(x) = - 2x² + x – 2;

d) f(x) = -4x(x + 3) – 9;

e) f(x) = (2x + 5)(x – 3).

Lời giải:

a) Tam thức bậc hai f(x) = 2x² + 4x + 2 có ∆ = 4² – 4.2.2 = 16 – 16 = 0. Do đó f(x) có một nghiệm kép x₁ = x₂ = - 1 và a = 2 > 0.

Ta có bảng xét dấu sau:

Vậy f(x) = 2x² + 4x + 2 mang dấu dương khi x ≠ - 1.

b) Tam thức bậc hai f(x) = - 3x² + 2x + 21 có ∆ = 2² – 4.(-3).21 = 256 > 0. Do đó f(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = 3 và x₂ = $-\frac{7}{3}$  và a = -3 < 0.

Ta có bảng xét dấu:

Vậy f(x) = - 3x² + 2x + 21 dương khi x thuộc khoảng $\left(-\frac{7}{3};3\right)$  và f(x) = - 3x² + 2x + 21 âm khi x thuộc hai khoảng $\left(-\infty ;-\frac{7}{3}\right)$  và $\left(3;+\infty \right)$ .

c) Tam thức bậc hai f(x) = - 2x² + x – 2 có ∆ = 1² – 4.(-2).(-2) = 1 – 16 = -15 < 0. Do đó hàm số vô nghiệm và a = -2 < 0.

Ta có bảng xét dấu:

Vậy f(x) = - 2x² + x – 2 âm với mọi giá trị thực của x.

d) Ta có f(x) = -4x(x + 3) – 9 = - 4x² – 12x – 9.

Xét tam thức f(x) = - 4x² – 12x – 9 có ∆ = (-12)² – 4.(-4)(-9) = 144 – 144 = 0. Do đó f(x) có nghiệm kép x₁ = x₂ = $-\frac{3}{2}$  và a = - 4 < 0.

Ta có bảng xét dấu:

Vậy f(x) mang dấu âm khi x ≠ $-\frac{3}{2}$ .

e) Ta có f(x) = (2x + 5)(x – 3) = 2x² – 6x + 5x – 15 = 2x² – x – 15.

Tam thức f(x) = 2x² – x – 15 có ∆ = (-1)² – 4.2.(-15) = 1 + 120 = 121 > 0. Do đó f(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = 3 và x₂ = $-\frac{5}{2}$  và a = 2 > 0.

Ta có bảng xét dấu:

Vậy f(x) = (2x + 5)(x – 3) âm khi x thuộc khoảng $\left(-\frac{5}{2};3\right)$  và f(x) = (2x + 5)(x – 3) dương khi x thuộc hai khoảng $\left(-\infty ;-\frac{5}{2}\right)$  và (3; +∞).

Bài 5 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Độ cao (tính bằng mét) của một quả bóng so với vành rổ khi bóng di chuyển được x mét theo phương ngang được mô phỏng bằng hàm số h(x) = - 0,1x² + x – 1. Trong các khoảng nào của x thì bóng nằm: cao hơn vành rổ, thấp hơn vành rổ và ngang vành rổ? Làm tròn kết quả đến hàng phần mười.

Lời giải:

Ta có h(x) = -0,1x² + x – 1 là tam thức bậc hai với a = -0,1, b = 1 và c = -1.

Tam thức bậc hai h(x) = -0,1x² + x – 1 có ∆ = 1² – 4.(-0,1).(-1) = 0,6 > 0. Do đó h(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = 5 + $\sqrt{15}$ , x₂ = 5 – $\sqrt{15}$  và a = -0,1 < 0.

Ta có bảng xét dấu sau:

Suy ra h(x) dương khi x thuộc khoảng $\left(5-\sqrt{5};5+\sqrt{5}\right)$  và h(x) âm khi x thuộc hai khoảng $\left(-\infty ;5-\sqrt{5}\right)$  và $\left(5+\sqrt{5};+\infty \right)$ .

Dựa vào hình vẽ ta thấy trục Ox chính là vành rổ.

Ta có $5-\sqrt{5}\approx \mathrm{1,1}$  và $5+\sqrt{5}\approx \mathrm{8,9}$

Vậy với x thuộc khoảng (1,1; 8,9) thì bóng nằm cao hơn vành rổ và với x thuộc khoảng  (– ∞;1,1)  và  (8,9 ; + ∞) thì bóng nằm thấp hơn vành rổ.

Bài 6 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Một khung dây thép hình chữ nhật có chiều dài 20 cm và chiều rộng 15 cm được uốn lại thành khung hình chữ nhật mới có kích thước (20 + x) cm và (15 – x) cm. Với x nằm trong các khoảng nào thì diện tích của khung sau khi uốn: tăng lên, không thay đổi, giảm đi?

Lời giải:

Diện tích khung dây thép hình chữ nhật ban đầu là: 20.15 = 300 (cm²).

Diện tích khung hình chữ nhật mới là: (20 + x)(15 – x) = 300 + 5x – x² (cm²).

Xét hiệu f(x) = 300 – 300 – 5x + x² = x² – 5x.

Ta có f(x) = x² – 35x là tam thức bậc hai có ∆ = (-35)² – 4.1.0 = 1 225 > 0. Do đó h(x) có hai nghiệm phân biệt x₁ = 0, x₂ = -5 và a = 1 > 0.

Khi đó ta có bảng xét dấu:

Suy ra f(x) âm khi x thuộc khoảng (-5; 0), f(x) dương khi x thuộc hai khoảng (-∞; -5) và (0; +∞).

Vậy với x thuộc khoảng (-5; 0) thì diện tích của khung dây thép tăng lên, x thuộc hai khoảng (-∞; -5) và (0; +∞) thì diện tích của khung dây thép giảm đi, và x = - 5 hoặc x = 0 thì diện tích khung dây thép không đổi.

Bài 7 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Chứng minh rằng với mọi số thực m ta luôn có 9m² + 2m > - 3.

Lời giải:

Ta có: 9m² + 2m > - 3

⇔ 9m² + 2m + 3 > 0

Đặt f(m) = 9m² + 2m + 3

Ta thấy f(m) là tam thức bậc hai với a = 9, b = 2 và c = 3.

Ta có: ∆ = 2² – 4.9.3 = 4 – 108 = -104 < 0. Do đó f(m) vô nghiệm và a = 9 > 0.

Khi đó ta có bảng xét dấu:

Từ bảng xét dấu ta thấy f(m) > 0  với mọi m

⇒ 9m² + 2m + 3 > 0 với mọi m hay 9m² + 2m > - 3 với mọi m.

Vậy 9m² + 2m > - 3 với mọi m.

Bài 8 trang 10 Toán lớp 10 Tập 2: Tìm giá trị của m để:

a) 2x² + 3x + m + 1 > 0 với mọi x ∈ ℝ;

b) mx² + 5x – 3 ≤ 0 với mọi x ∈ ℝ.

Lời giải:

a) Xét f(x) = 2x² + 3x + m + 1 là tam thức bậc hai với a = 2, b = 3, c = m + 1.

Ta có: ∆ = 3² – 4.2.(m + 1) = 9 – 8m – 8 = 1 – 8m.

Vì a = 2 > 0  nên để 2x² + 3x + m + 1 > 0 với mọi x ∈ ℝ thì ∆ < 0

⇔ 1 – 8m < 0

⇔ m > $\frac{1}{8}$ .

Vậy với m > $\frac{1}{8}$  thì 2x² + 3x + m + 1 > 0 với mọi x ∈ ℝ.

b) Xét g(x) = mx² + 5x – 3

+) Với m = 0 thì g(x) = 5x – 3

Ta có: 5x – 3 ≤ 0 ⇔ x ≤ $\frac{3}{5}$ .

Do đó với m = 0 không thỏa mãn.

+) Với m ≠ 0 thì g(x) = mx² + 5x – 3 là tam thức bậc hai với a = m, b = 5, c = - 3.

Ta có ∆ = 5² – 4.m.(-3) = 25 + 12m.

Để mx² + 5x – 3 ≤ 0 với mọi x ∈ ℝ thì

$\left\{\begin{array}{l}a<0\\ \Delta \le 0\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{l}m<0\\ 25+12m\le 0\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{l}m<0\\ m\le -\frac{25}{12}\end{array}\right.\iff m\le -\frac{25}{12}$ .

Vậy với $m\le -\frac{25}{12}$  thì mx² + 5x – 3 ≤ 0 với mọi x ∈ ℝ .

Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: 

Giải Toán 10 trang 6 Tập 2

Giải Toán 10 trang 7 Tập 2

Giải Toán 10 trang 8 Tập 2

Giải Toán 10 trang 9 Tập 2

Giải Toán 10 trang 10 Tập 2

Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác: 

Bài 2: Giải bất phương trình bậc hai một ẩn

Bài 3: Phương trình quy về phương trình bậc hai

Bài tập cuối chương 7

Bài 1: Quy tắc cộng và quy tắc nhân

Bài 2: Hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp