Giải SGK Toán 10 Cánh Diều Bài 1: Bất phương trình bậc nhất hai ẩn

I. Bất phương trình bậc nhất hai ẩn

Hoạt động 1: Trong bài toán ở phần mở đầu, ta gọi x, y lần lượt là số bánh nướng và số bánh dẻo doanh nghiệp dự định sản xuất (x, y là số tự nhiên). Nêu điều kiện ràng buộc đối với x và y để lượng đường sản xuất bánh không vượt quá lượng đường đã nhập về.

Trả lời:

Đổi 60g=0,06kg, 50g=0,05kg

Lượng đường cần cho x chiếc bánh nướng là 0,06x kg

Lượng đường cần cho y chiếc bánh dẻo là 0,05y kg

Vì lượng đường đã nhập về là 500kg và lượng đường sản xuất bánh không vượt quá lượng đường đã nhập về nên ta có:

0,06x + 0,05y ≤ 500. 

Luyện tập, vận dụng 1: Tìm bất phương trình bậc nhất hai ẩn trong các bất phương trình sau và chỉ ra một nghiệm của bất phương trình bậc nhất hai ẩn đó:

a) 5x + 3y < 20;

b) 3x –  $\frac{5}{y}$> 2.

Trả lời:

a. 5x+3y<20 là bất phương trình bậc nhất hai ẩn.

Chọn x=1,y=1, ta có: 5.1+3.1=8<20 là mệnh đề đúng.

Vậy (1;1) là nghiệm của bất phương trình.

b. 3x−5y>2 là bất phương trình bậc nhất hai ẩn.

Chọn x=1,y=−1, ta có b) 3.1+51=3+5=8>2 là mệnh đề đúng.

Vậy (1;−1) là nghiệm của bất phương trình.

II. Biểu diễn miền nghiệm của bất phương trình bậc nhất hai ẩn

Hoạt động 2: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, xác định các điểm M(x; y) mà:

a) x > 0 (1); 

b) y < 1 (2). 

Trả lời:

Để xác định điểm M(x; y) trong mặt phẳng tọa độ thỏa mãn điều kiện đã cho, ta làm như sau: 

a) Đường thẳng x = 0 chính là trục tung. 

Đường thẳng x = 0 chia mặt phẳng thành 2 nửa: nửa mặt phẳng bên trái và nửa mặt phẳng bên phải trục tung. 

Một điểm có hoành độ dương thì nằm ở nửa mặt phẳng bên phải trục tung và ngược lại. Vì thế, miền nghiệm của bất phương trình (1) là nửa mặt phẳng bên phải trục tung, được mô tả bằng nửa mặt phẳng không bị gạch ở Hình 1 (không kể trục tung).

b) Vẽ đường thẳng y = 1. 

Đường thẳng d: y = 1 chia mặt phẳng thành hai nửa: nửa mặt phẳng bên trên và nửa mặt phẳng bên dưới đường thẳng d (không kể đường thẳng d). 

Một điểm có tung độ nhỏ hơn 1 thì nằm ở nửa mặt phẳng bên dưới đường thẳng d và ngược lại. Vì thế, miền nghiệm của bất phương trình (2) là nửa mặt phẳng bên dưới đường thẳng d, được mô tả bằng nửa mặt phẳng không bị gạch ở Hình 2. 

Hoạt động 3: Cho bất phương trình 2x – y > 2 (3).

a) Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, vẽ đường thẳng d: 2x – y = 2 ⇔ y = 2x – 2. 

b) Xét điểm M(2; – 1). Chứng tỏ (2; – 1) là nghiệm của bất phương trình (3). 

c) Đường thẳng d chia mặt phẳng tọa độ thành hai nửa mặt phẳng. Gạch đi nửa mặt phẳng không chứa điểm M(2; – 1). 

Trả lời:

a) Cho x = 0 => y = -2.

Cho y = 0 => x = 1.

Nối hai điểm (0;-2) và (1;0) ta được:

b) Thay tọa độ điểm M vào bất phương trình (3) ta được: 2 . 2 – (– 1) > 2 ⇔ 5 > 2 (luôn đúng). 

Vậy (2;-1) là một nghiệm của bất phương trình (3)

c) Ta gạch đi nửa mặt phẳng không chứa M được:

Luyện tập, vận dụng 2: Biểu diễn miền nghiệm của mỗi bất phương trình sau:

a) x – 2y < 4;

b) x + 3y ≥ 6. 

Trả lời:

a. x−2y<4

- Vẽ đường thẳng d:x−2y=4

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 0−2.0=−2<4.

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình x−2y<4 là nửa mặt phẳng không bị gạch chứa điểm O(0;0) không kể đường thẳng d.

b. x+3y≥6

- Vẽ đường thẳng d:x+3y=6

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 0+3.0=3<6.

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình x+3y≥6 là nửa mặt phẳng không bị gạch không chứa điểm O(0;0) kể cả đường thẳng d.

Bài tập

Bài tập 1: Cặp số nào sau đây là nghiệm của bất phương trình 2x – 3y < 3?

a) (0; – 1); 

b) (2; 1); 

c) (3; 1). 

Trả lời:

Ta có: 2x – 3y < 3 (1).

a) Thay x = 0, y = – 1 vào bất phương trình (1) ta được: 2 . 0 – 3 . (– 1) < 3 

⇔ 3 < 3 (vô lí) 

Vậy cặp số (0; – 1) không phải là nghiệm của bất phương trình đã cho. 

b) Tương tự ta có: 2 . 2 – 3 . 1 = 4 – 3 = 1 < 3 (luôn đúng)

Vậy cặp số (2; 1) là một nghiệm của bất phương trình đã cho. 

c) Ta có: 2 . 3 – 3 . 1 = 6 – 3 = 3 < 3 (vô lí). 

Vậy cặp số (3; 1) không phải là nghiệm của bất phương trình đã cho.

Bài tập 2: Biểu diễn miền nghiệm của mỗi bất phương trình sau:

a) x + 2y < 3; 

b) 3x – 4y ≥ – 3; 

c) y ≥ – 2x + 4; 

d) y < 1 – 2x. 

Trả lời:

a. x+2y<3

- Vẽ đường thẳng d:x+2y=3

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 0+2.0=2<3.

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình x+2y<3 là nửa mặt phẳng không bị gạch chứa điểm O(0;0) không kể đường thẳng d.

b. 3x−4y≥−3

- Vẽ đường thẳng d:3x−4y=−3

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 3.0−4.0=0>−3.

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình 3x−4y≥−3 là nửa mặt phẳng không bị gạch chứa điểm O(0;0) kể cả đường thẳng d.

c. y≥−2x+4

- Vẽ đường thẳng d:y=−2x+4

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 0=−2.0+4 (vô lý).

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình y≥−2x+4 là nửa mặt phẳng không bị gạch không chứa điểm O(0;0) kể cả đường thẳng d.

d. y<1−2x

- Vẽ đường thẳng d:y=1−2x

- Lấy điểm O(0;0). Ta có 0<1−2.0.

- Vậy miền nghiệm của bất phương trình y≥−2x+4 là nửa mặt phẳng không bị gạch chứa điểm O(0;0) không kể đường thẳng d.

Bài tập 3: Phần không gạch (không kể d) ở mỗi Hình 7a, 7b, 7c là miền nghiệm của bất phương trình nào?

Trả lời:

a) Giả sử đường thẳng d: y = ax + b (1) (a ≠ 0)

Quan sát Hình 7a, ta thấy đường thẳng d đi qua hai điểm (0; – 2) và (2; 0).

Thay x = 0, y = – 2 vào (1) ta được: – 2 = b hay b = – 2

Thay x = 2, y = 0 vào (1) ta được: 0 = 2a + b

Suy ra 2a = – b = 2 ⇒ a = 1 (t/m).

Khi đó đường thẳng d: y = x – 2 ⇔ x – y = 2

Xét điểm O(0; 0), ta có: 0 – 0 = 0 < 2

Lại có trên Hình 7a điểm O(0; 0) thuộc phần gạch sọc.

Vậy phần không gạch (không kể d) là miền nghiệm của bất phương trình x – y > 2.

b) Giả sử đường thẳng d: y = ax + b (2) (a ≠ 0)

Quan sát Hình 7b, ta thấy đường thẳng d đi qua 2 điểm (0; 1) và (2; 0).

Thay x = 0, y = 1 vào (2), ta được: b = 1

Thay x = 2, y = 0 vào (2), ta được: 2a + b = 0

Suy ra 2a + 1 = 0 ⇔ a =  $-\frac{1}{2}$(t/m)

Khi đó đường thẳng d: y =  $-\frac{1}{2}x$+ 1 ⇔ x + 2y = 2

Xét điểm O(0; 0). Ta có: 0 + 0 = 0 < 2.

Lại có trên Hình 7b điểm O(0; 0) thuộc phần gạch sọc.

Vậy phần không gạch sọc (không kể d) là miền nghiệm của bất phương trình x + 2y > 2.

c) Quan sát Hình 7c, ta thấy đường thẳng d đi qua gốc tọa độ và đi qua điểm M(1; 1).

Do đó phương trình đường thẳng d có dạng: y = ax (a ≠ 0)

Vì d đi qua M nên thay x = 1, y = 1 vào y = ax, ta được: a = 1 (t/m)

Do đó đường thẳng d: y = x ⇔ x – y = 0

Xét điểm (1; 0). Ta có: 1 – 0 = 1 > 0.

Lại có trên Hình 7c điểm (1; 0) nằm trên phần gạch sọc.

Vậy phần không gạch sọc (không kể d) là miền nghiệm của bất phương trình x – y < 0.

Bài tập 4: Một gian hàng trưng bày bàn và ghế rộng 60 m2. Diện tích để kê một chiếc ghế là 0,5 m2, một chiếc bàn là 1,2 m2. Gọi x là số chiếc ghế, y là số chiếc bàn được kê.

a) Viết bất phương trình bậc nhất hai ẩn x, y cho phần mặt sàn để kê bàn và ghế biết diện tích mặt sàn dành cho lưu thông tối thiểu là 12m2.

b) Chỉ ra ba nghiệm của bất phương trình trên.

Trả lời:

Bài tập 5: Trong 1 lạng (100 g) thịt bò chứa khoảng 26 g protein, 1 lạng cá rô phi chứa khoảng 20 g protein. Trung bình trong một ngày, một người phụ nữ cần tối thiểu 46 g protein. (Nguồn: https://vinmec.com và https://thanhnien.vn) Gọi x, y lần lượt là số lạng thịt bò và số lạng cá rô phi mà một người phụ nữ nên ăn trong một ngày. Viết bất phương trình bậc nhất hai ẩn x, y để biểu diễn lượng protein cần thiết cho một người phụ nữ trong một ngày và chỉ ra ba nghiệm của bất phương trình đó.

Trả lời:

Trong 1 lạng thịt bò chứa khoảng 26 g protein nên trong x lạng thịt bò chứa khoảng 26x (g protein). 

Trong 1 lạng cá rô phi chứa khoảng 20 g protein nên trong y lạng cá rô phi chứa khoảng 20y (g protein). 

Tổng số lượng protein mà một người phụ nữ nên ăn trong một ngày là: 26x + 20y (g protein). 

Trung bình mỗi ngày, một người phụ nữ cần tối thiểu 46 g protein. 

Do đó, bất phương trình bậc nhất hai ẩn x, y để biểu diễn lượng protein cần thiết cho một người phụ nữ trong một ngày là: 26x + 20y ≥ 46. 

Cặp số (x0; y0) là nghiệm của bất phương trình 26x + 20y ≥ 46 nếu 26x0 + 20y0 ≥ 46. 

+ Chọn x0 = 1, y0 = 1, ta có: 26 . 1 + 20 . 1 = 46  

+ Chọn x0 = 2, y0 = 1, ta có: 26 . 2 + 20 . 1 = 72 > 46 

+ Chọn x0 = 1, y0 = 2, ta có: 26 . 1 + 20 . 2 = 66 > 46

Vậy ba cặp số (1; 1), (2; 1), (1; 2) là ba nghiệm của bất phương trình 26x + 20y ≥ 46.