Cho phương trình x2+bx−7+2b=0(1) (ẩn x), với b là tham số nguyên.
a) Chứng minh phương trình (1) luôn có hai nghiệm phân biệt x1,x2. Tìm b để x22=9x1.
b) Chứng minh rằng nếu b là số nguyên lẻ thì phương trình (1) không có nghiệm hữu tỉ.
Đáp án tham khảo
Lời giải của đề gốc để bạn tự đối chiếu; câu tự luận không tính điểm.
a) Chứng minh phương trình (1) luôn có hai nghiệm phân biệt x1,x2. Tìm b để x22=9x1.
+) Ta có: Δ=b2−4.1.(−7+2b)=b2−8b+28=(b−4)2+12≥12>0∀b
⇒ (1) luôn có 2 nghiệm phân biệt x1,x2.
+) {x1+x2=−bx1.x2=2b−7(∗)
Với x22=9x1⇒{x2+9x22=−b9x22⋅x2=2b−7⇒{2x2+92x22=−2b9x22⋅x2=2b−7
Cộng vế theo vế ta được: 2x2+92x22+9x23=−7
⇔x23+2x22+18x2+63=0
⇔(x2+3).(x22−x2+21)=0
⇔x2=−3
⇒x1=9x22=1
(∗)⇒{−2=−b−3=2b−7⇔b=2∈Z (thỏa mãn)
b) Chứng minh rằng nếu b là số nguyên lẻ thì phương trình (1) không có nghiệm hữu tỉ.
Cách 1: Nếu b lẻ ⇒b−4 lẻ
Đặt b−4=2k+1(k∈Z)
Ta cần chứng minh Δ không là số chính phương.
Phản chứng: Δ là số chính phương
⇒ Đặt (2k+1)2+12=m2⇒m lẻ
Đặt m=2l+1⇒Δ=4k2+4k+13=4l2+4l+1
⇒k2+k+3=l2+l (vô lí)
Vậy Δ không là số chính phương ⇒(1) không có nghiệm hữu tỉ.
Cách 2: Giả sử (1) có nghiệm hữu tỉ, gọi là: qp(p∈Z,q∈N∗,(p,q)=1).
Theo tính chất về nghiệm hữu tỉ của đa thức nguyên, ta có q∣1 và p∣2b−7⇒q=1 và p lẻ.
Hơn nữa, do q=1 nên p là nghiệm nguyên của (1) ⇒p2+bp−7+2b=0.
Mà điều này là vô lí do p2+bp−7+2b lẻ ⇒ Điều giả sử là sai hay (1) không có nghiệm hữu tỉ.
Cách 3: Đặt b2−4.(2b−7)=a2,a∈N(*)
Nếu b lẻ ⇒ VP lẻ ⇒a lẻ
Từ (*) ⇒b2−a2=4.(2b−7)
Vì a, b đều lẻ nên a2,b2≡1(mod8)
⇒8∣a2−b2
Mà4.(2b−7) không chia hết cho 8 (Do 2b−7 lẻ).
⇒ Mâu thuẫn
Vây khi b là số nguyên lẻ thì phương trình không thể có nghiệm hữu tỉ.
Câu 3
Câu tự luận
a) Chứng minh p4−1 chia hết cho 240 với mọi số nguyên tố p>5.
b) Lần cắt thứ nhất, bạn An cắt một mảnh giấy hình vuông thành 4 hình vuông nhỏ bằng nhau (hình vẽ). Lần cắt thứ hai, bạn An lấy một trong các hình vuông đó cắt thành 4 hình vuông nhỏ bằng nhau (như lần thứ nhất), và cứ làm như vậy nhiều lần. Hỏi sau bao nhiêu lần cắt thì bạn An có được 55 hình vuông?
p4−1 chia hết cho 240 với mọi số nguyên tố p>5. (ảnh 1)">
Đáp án tham khảo
Lời giải của đề gốc để bạn tự đối chiếu; câu tự luận không tính điểm.
a) Vì p là số nguyên tố lớn hơn 5 nên p không chia hết cho 2, 3 và 5(1)
Ta có p2 là số chính phương ⇒⎩⎨⎧[p2≡0(mod3)p2≡1(mod3)p2≡0(mod5)p2≡1(mod5)p2≡4(mod5)
Kết hợp với (1) ⇒⎩⎨⎧p2≡1(mod3)[p2≡1(mod5)p2≡4(mod5)
⇒{p4≡1(mod3)p4≡1(mod5)
⇒⎩⎨⎧(p4−1)⋮3(p4−1)⋮5(*)
Mặt khác từ (1) ⇒p lẻ
⇒p4≡1(mod16)
⇒(p4−1)⋮16(**)
Từ (*), (**) và 3, 5, 16 nguyên tố cùng nhau suy ra (p4−1)⋮(3⋅5⋅16)⇒(p4−1)⋮240.
Vậy p4−1 chia hết cho 240 với mọi số nguyên tố p>5.
Cách 2:
Do p⋮3,p⋮5 nên theo định lí Fecma nhỏ ta có
p2−1⋮3;p4−1⋮5⇒p4−1⋮15.
Ta có p4−1=(p−1)(p+1)(p2+1).
Dễ thấy p−1<p+1<p2+1 và p−1;p+1;p2+1 là ba số chẵn.
Mặt khác p−1;p+1 là hai số chẵn liên tiếp ⇒(p−1)(p+1)⋮8
≥21.2∣(x+y−2)(z−1)∣=∣(x+y−2)(z−1)∣ (theo chứng minh của câu a).
Khi k=21 thì theo chứng minh câu a ta cũng có bất đẳng thức (∗) đúng.
Vậy giá trị k nhỏ nhất cần tìm là k=21.
Câu 5
Câu tự luận
Cho hai đường tròn(O;R)và (O′;R′)cắt nhau tại A và B (R>R′,OAO′>90∘). Đường thẳng O'B cắt (O;R) và (O′;R′) lần lượt tại E và P (khác B), đường thẳng OB cắt (O′;R′) và (O;R) lần lượt tại F và Q (khác B).
a) Chứng minh ba điểm A, P, Q thẳng hàng và PQ=2⋅OO′.
b) Qua B dựng đường thẳng song song với EF, cắt (O;R) và (O′;R′) lần lượt tại M và N. Chứng minh năm điểm O, A, O', E, F cùng thuộc một đường tròn và MABE là hình thang cân.
c) Tiếp tuyến với (O′;R′) tại A cắt (O;R) tại C và tiếp tuyến với (O;R) tại A cắt (O′;R′) tại D. Đường tròn ngoại tiếp tam giác ACD cắt đường thẳng AB tại I (khác A). Chứng minh B là trung điểm của AI.
Đáp án tham khảo
Lời giải của đề gốc để bạn tự đối chiếu; câu tự luận không tính điểm.
a) Chứng minh ba điểm A,P,Q thẳng hàng và PQ=2OO/.
Ta có: QAB=900 (góc nội tiếp chắn nửa (O)đường kính BQ).
PAB=900 (góc nội tiếp chắn nửa (O/)đường kính BP).
Mặt khác: QAP=QAB+PAB=900+900=1800⇒A;P;Q thẳng hàng
có: O là trung điểm QB(QB là đường kính của (O))
O/ là trung điểm PB(PB là đường kính của (O/))
Do đó OO/ là đường trung bình của .Suy ra: {OO/∥PQPQ=2OO/
b) Qua Bdựng đường thẳng song song với EF, cắt (O;R) và (O/;R/) lần lượt tại M và N. Chứng minh năm điểm O,A,O/,E,F cùng thuộc một đường tròn và MABE là hình thang cân.
b.1Chứng minh năm điểm O,A,O/,E,F cùng thuộc một đường tròn.
b.1.1 Chứng minh bốn điểm O, O/, E, F cùng thuộc một đường tròn.
cân tại O (do OE=OB=R) ⇒EOB=1800−2OBE hay EOF=1800−2OBE…(1)
cân tại O/ (do O/F=O/B=R/) ⇒BO/F=1800−2O/BF
hay EO/F=1800−2O/BF…(2)
Mà: OBE=O/BF (đối đỉnh) …(3)
Từ (1), (2), (3) suy ra EOF=EO/F⇒Tứ giác EOO/F là tứ giác nội tiếp.
⇒O;O/;E;F cùng thuộc một đường tròn …(4).
b.1.2 Chứng minh bốn điểm A, O/, E, F cùng thuộc một đường tròn.
Ta có: AO/B=2APB(góc ở tâm và góc nội tiếp cùng chắn của (O/)). Hay AO/E=2APB.
Mặt khác:
BFE=OFE mà OFE=OO/E (Tứ giác EOO/F nội tiếp) ⇒BFE=OO/E…(5)
AFB=APB (góc nội tiếp cùng chắn của (O/))
OO/∥QP (cmt) ⇒OO/E=APB…(6)
Từ (5), (6) suy ra: BFE=APB
Do đó: AFE=AFB+BFE=2APB mà AO/E=2APB⇒AFE=AO/E
⇒ Tứ giác AO/ FE là tứ giác nội tiếp⇒A;O/;E;F cùng thuộc một đường tròn …(7)
Từ (4), (7) suy ra năm điểm O;A;O/;E;F cùng thuộc một đường tròn.
b.2Chứng minh tứ giác MABE là hình thang cân.
b.2.1 Chứng minh: MA // EB.
Vì (O) và (O/) cắt nhau tại A và B nên OO/⊥AB mà cân tại O(do OA=OB=R)
⇒OO/ là phân giác của AOB⇒BOO/=21AOB.
Mặt khác: MAE=MBE (góc nội tiếp cùng chắn của (O))
MBE=O/EF(do:MN∥EF)
O/EF=FOO/=BOO/(do tứ giác EOO/F nội tiếp)
Do đó: MAE=BOO/=21AOB mà AEB=21AOB (góc nội tiếp chắn của (O)).
Suy ra: MAE=AEB (cặp góc nằm ở vị trí so le trong) ⇒MA // EB …(8)
b.2.2 Chứng minh: AME=MAB.
AMB=AEB(góc nội tiếp cùng chắn của (O)) và MAE=AEB (cmt)
BME=BAE(góc nội tiếp cùng chắn của (O))
Ta có: MAB=MAE+BAE mà AME=AMB+BME=AEB+BAE=MAE+BAE
Do đó: AME=MAB…(9)
Từ (8), (9) suy ra Tứ giác MABE là hình thang cân.
c) Tiếp tuyến với (O/;R/) tại A cắt (O;R) tại C và tiếp tuyến với (O;R) tại A cắt(O/;R/) tại D. Đường tròn ngoại tiếp cắt đường thẳng AB tại I(khác A). Chứng minh B là trung điểm của AI.
Ta có:
BAD=ACB(góc tạo bởi tiếp tuyến và day cung; góc nội tiếp cùng chắn của (O))
CAB=ADB(góc tạo bởi tiếp tuyến và day cung; góc nội tiếp cùng chắn của (O/))
Do đó: (g – g)
⇒{DBAB=BABC⇒AB2=BC.BD...(10)ABC=ABD
Mặt khác: CBI=1800−ABC=1800−ABD=DBI
Tứ giác ACID là tứ giác nội tiếp nên ta có: IAD=ICD.
Suy ra: BAD=IAD=ICD mà BAD=ACB(cmt)⇒ACB=ICD
Ta lại có: BCI=ICD+BCD=ACB+BCD=ACD
Mà: ACD=AID (góc nội tiếp cùng chắn ).
Do đó:
Từ (i), (ii) suy ra: (g – g) ⇒BIBC=BDBI⇒BI2=BC.BD...(11)