Bài toán về số nghiệm của phương trìnhCâu 1. Chứng minh rằng phương trình x 5 − 3 x 4 + 5 x − 2 = 0 có ít nhất ba nghiệm phânbiệt trong khoảng (–2; 5).Xét hàm số f ( x ) = x 5 − 3 x 4 + 5x − 2 ⇒ f liên tục trên R.Ta có: f (0) = −2, f (1) = 1, f (2) = −8, f (4) = 16⇒ f (0). f (1) < 0 ⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c1 ∈ (0;1)f (1). f (2) < 0 ⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c2 ∈ (1;2)f (2). f (4) < 0 ⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c3 ∈ (2; 4)⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất 3 nghiệm trong khoảng (–2; 5).Câu 2. Chứng minh rằng phương trình sau có ít nhất một nghiệm trên [0; 1]:x 3 + 5x − 3 = 0 .Xét hàm số f ( x ) = x 3 + 5x − 3 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.f (0) = −3, f (1) = 3 ⇒ f (0). f (1) < 0 ⇒ PT đã cho có ít nhất một nghiệm thuộc khoảng(0;1) .Câu 3. Chứng minh rằng phương trình sau có it nhất một nghiệm âm: x 3 + 1000 x + 0,1 = 0Xét hàm số f ( x ) = x 3 + 1000 x + 0,1 ⇒ f liên tục trên R.f (0) = 0,1 > 0⇒ f (−1). f (0) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệmf (−1) = −1001 + 0,1 < 0 c ∈ (−1; 0)Câu 4. Chứng minh phương trình sau có 3 nghiệm phân biệt:6 x 3 − 3x 2 − 6 x + 2 = 0 .Xét hàm số f ( x ) = 6 x 3 − 3 x 2 − 6 x + 2 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.• f (−1) = −1, f (0) = 2 ⇒ f (−1). f (0) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm c1 ∈ (−1; 0)• f (0) = 2, f (1) = −1 ⇒ f (0). f (1) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm c2 ∈ (0;1)• f (1) = −1, f (2) = 26 ⇒ f (1). f (2) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có một nghiệm c3 ∈ (1;2)• Vì c1 ≠ c2 ≠ c3 và PT f ( x ) = 0 là phương trình bậc ba nên phương trình có đúng banghiệm thực.Toán Tuyển Sinh Groupwww.facebook.com/groups/toantuyensinhCâu 5. Chứng minh rằng phương trình sau có ít nhất 1 nghiệm:5x 5 − 3x 4 + 4 x3 − 5 = 0Với PT: 5 x 5 − 3 x 4 + 4 x 3 − 5 = 0 , đặt f ( x ) = 5 x 5 − 3 x 4 + 4 x 3 − 5f(0) = –5, f(1) = 1 ⇒ f(0).f(1) < 0⇒ Phuơng trình đã cho có ít nhất một nghiệm thuộc (0; 1)Câu 6. Chứng minh rằng phương trình sau có ít nhất 2 nghiệm: 2 x 3 − 10 x − 7 = 0Xét hàm số: f(x) = 2 x 3 − 10 x − 7 ⇒ f(x) liên tục trên R.• f(–1) = 1, f(0) = –7 ⇒ f ( −1) . f ( 0 ) < 0 nên phương trình có ít nhất một nghiệm thuộcc1 ∈ ( −1;0 )• f(0) = –7, f(3) = 17 ⇒ f(0).f(3) < 0 ⇒ phương trình có nghiệm c2 ∈ ( 0;3)• c1 ≠ c2 nên phương trình đã cho có ít nhất hai nghiệm thực.Câu 7. Chứng minh rằng phương trình sau có ít nhất hai nghiệm : 2 x 3 − 5x 2 + x + 1 = 0 .Xét hàm số: f ( x ) = 2 x 3 − 5 x 2 + x + 1 ⇒ Hàm số f liên tục trên R.Ta có:+f (0) = 1 > 0 ⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm c1 ∈ (0;1) .f (1) = −1 +f (2) = −1 < 0 ⇒ PT f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm c2 ∈ (2;3) .f (3) = 13 > 0 Mà c1 ≠ c2 nên PT f(x) = 0 có ít nhất 2 nghiệm.Câu 8. Chứng minh rằng phương trình: (1 − m2 ) x 5 − 3 x − 1 = 0 luôn có nghiệm với mọi m.Xét hàm số f ( x ) = (1 − m 2 ) x 5 − 3 x − 1 ⇒ f(x) liên tục trên R.Ta có: f (−1) = m 2 + 1 > 0, ∀ m; f (0) = −1 < 0, ∀ m ⇒ f (0). f (1) < 0, ∀m⇒ Phương trình có ít nhất một nghiệm c ∈ (0;1) , ∀mCâu 9. Chứng minh rằng phương trình sau có nghiệm: x 5 − x 2 − 2 x − 1 = 0Đặt f ( x ) = x 5 − x 2 − 2 x − 1 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.Toán Tuyển Sinh Groupwww.facebook.com/groups/toantuyensinhf(0) = –1, f(2) = 23 ⇒ f(0).f(1) < 0⇒ f ( x ) = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc (0; 1)Câu 10. Chứng minh rằng phương trình x 4 + x 3 − 3 x 2 + x + 1 = 0 có nghiệm thuộc (−1;1) .Xét hàm số f ( x ) = x 4 + x 3 − 3 x 2 + x + 1 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.• f (−1) = −3, f (1) = 1 ⇒ f (−1). f (1) < 0 nên PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm thuộc(–1; 1).Câu 11. Chứng minh rằng phương trình sau có ít nhất một nghiệm:cos2 x − x = 0 πĐặt f(x) = cos2 x − x ⇒ f(x) liên tục trên (0; +∞) ⇒ f(x) liên tục trên 0; 2π π πf (0) = 1, f ÷ = −⇒ f (0). f ÷ < 0222 πVậy phương trình có ít nhất một nghiệm trên 0; ÷ 2Câu 12. Chứng minh rằng phương trình x 5 − 3 x − 1 = 0 có ít nhất hai nghiệm phân biệt thuộc (–1; 2).Gọi f ( x ) = x 5 − 3 x − 1 ⇒ f ( x ) liên tục trên Rf(0) = –1, f(2) = 25 ⇒ f (0). f (2) < 0 nên PT có ít nhất một nghiệm c1 ∈ ( 0;2 )f(–1) = 1, f(0) = –1 ⇒ f(–1).f(0) < 0 nên PT có ít nhất một nghiệm c2 ∈ (−1; 0)c1 ≠ c2 ⇒ PT có ít nhất hai nghiệm thực thuộc khoảng (–1; 2)Câu 13. Chứng minh rằng phương trình : x 5 − 3 x = 1 có ít nhất một nghiệm thuộc (1; 2).Gọi f ( x ) = x 5 − 3 x − 1 liên tục trên Rf (−1) = 1, f (0) = −1 ⇒ f (−1). f (0) < 0⇒ phương trình dã cho có ít nhất một nghiệm thuộc (–1; 0)Câu 14. Chứng minh rằng phương trình 3 x 4 − 2 x 3 + x 2 − 1 = 0 có ít nhất hai nghiệm thuộckhoảng (–1; 1).Gọi f ( x ) = 3 x 4 − 2 x 3 + x 2 − 1 ⇒ f ( x ) liên tục trên RToán Tuyển Sinh Groupwww.facebook.com/groups/toantuyensinhf(–1) = 5, f(0) = –1 ⇒ f(–1).f(0) < 0 ⇒ f ( x ) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c1 ∈ (−1; 0)f0) = –1, f(1) = 1 ⇒ f (0). f (1) < 0 ⇒ f ( x ) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c2 ∈ (0;1)c1 ≠ c2 ⇒ phương trình có ít nhất hai nghiệm thuộc khoảng ( –1; 1)Câu 15. Chứng minh phương trình: 2 x 4 + 4 x 2 + x − 3 = 0 có ít nhất hai nghiệm thuộc (–1; 1).Gọi f ( x ) = 2 x 4 + 4 x 2 + x − 3 ⇒ f ( x ) liên tục trên Rf(–1) = 2, f(0) = –3 ⇒ f(–1).f(0) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c1 ∈ (−1; 0)f(0) = –3, f(1) = 4 ⇒ f (0). f (1) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất 1 nghiệm c2 ∈ (0;1)Mà c1 ≠ c2 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhát hai nghiệm thuộc khoảng (−1;1) .Câu 16. Chứng minh rằng phương trình sau luôn có nghiệm với mọi m:(9 − 5m) x 5 + (m 2 − 1) x 4 − 1 = 0Gọi f ( x ) = (9 − 5m) x 5 + (m 2 − 1) x 4 − 1 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.25 3f (0) = −1, f (1) = m − ÷ + ⇒ f (0). f (1) < 02 4⇒ Phương trình có ít nhất một nghiệm thuộc khoảng (0; 1) với mọi mCâu 17. Chứng minh rằng phương trình sau luôn có nghiệm với mọi m:m( x − 1)3 ( x + 2) + 2 x + 3 = 0Gọi f ( x ) = m( x − 1)3 ( x + 2) + 2 x + 3 ⇒ f ( x ) liên tục trên Rf(1) = 5, f(–2) = –1 ⇒ f(–2).f(1) < 0⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm c ∈ (−2;1), ∀m ∈ RCâu 18. Chứng minh rằng phương trình x 3 − 2mx 2 − x + m = 0 luôn có nghiệm với mọi m.Xét hàm số f ( x ) = x 3 − 2mx 2 − x + m ⇒ f(x) liên tục trên R.• f (m) = −m3 , f (0) = m ⇒ f (0). f (m) = − m 4• Nếu m = 0 thì phuơng trình có nghiệm x = 0• Nếu m ≠ 0 thì f (0). f (m) < 0, ∀m ≠ 0 ⇒ phương trình luôn có ít nhát một nghiệm thuộc (0;m) hoặc (m; 0).Vậy phương trình x 3 − 2mx 2 − x + m = 0 luôn có nghiệm.Toán Tuyển Sinh Groupwww.facebook.com/groups/toantuyensinhCâu 20. Chứng minh phương trình x 3 − 3 x + 1 = 0 có 3 nghiệm phân biệt .Xét hàm số f ( x ) = x 3 − 3 x + 1 ⇒ f(x) liên tục trên R.• f(–2) = –1, f(0) = 1 ⇒ phuơng trình f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm c1 ∈ ( −2; 0 )• f(0) = 1, f(1) = –1 ⇒ phương trình f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm c2 ∈ ( 0;1)• f(1) = –1, f(2) = 3 ⇒ phương trình f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm c3 ∈ ( 1;2 )• Phương trình đã cho là phương trình bậc ba, mà c1 , c2 , c3 phân biệt nên phươngtrình đã cho có đúng ba nghiệm thực.Câu 21. Cho y = f ( x ) = x 3 − 3 x 2 + 2 . Chứng minh rằng phương trình f(x) = 0 có 3 nghiệmphân biệt.Xét hàm số y = f ( x ) = x 3 − 3 x 2 + 2 ⇒ f(x) liên tục trên R.• f(–1) = –2, f(0) =2 ⇒ f(–1).f(0) < 0 ⇒ phương trình f(x) = 0 có nghiệmc1 ∈ ( −1; 0 )• f(1) = 0 ⇒ phương trình f(x) = 0 có nghiệm x = 1 ≠ c1• f(2) = –2, f(3) = 2 ⇒ f ( 2 ) . f ( 3) < 0 nên phương trình có một nghiệm c2 ∈ ( 2;3)Mà cả ba nghiệm c1 , c2 ,1 phân biệt nên phương trình đã cho có ba nghiệm thực phân biệtCâu 22. Chứng minh rằng phương trình x 3 + 3 x 2 − 4 x − 7 = 0 có ít nhất một nghiệm trongkhoảng (–4; 0).Xét hàm số f ( x ) = x 3 + 3 x 2 − 4 x − 7 ⇒ f ( x ) liên tục trên R.• f(–3) = 5, f(0) = –7 ⇒ f (−3). f (0) < 0 ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm thuộc (–3;0).• (−3; 0) ⊂ (−4; 0) ⇒ PT f ( x ) = 0 có ít nhất một nghiệm thuộc (–4; 0).Toán Tuyển Sinh Groupwww.facebook.com/groups/toantuyensinh A. Phương pháp giải+) Áp dụng định lý: Nếu hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn [a; b] và f(a).f(b) < 0, thì phương trình f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm nằm trong khoảng (a; b). +) Các bước làm bài chứng minh phương trình có nghiệm. - Bước 1:Biến đổi phương trình cần chứng minh về dạng f(x) = 0. - Bước 2:Tìm 2 số a và b (a < b) sao cho f(a) . f(b) < 0 - Bước 3:Chứng minh hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn [a; b]. Từ đó suy ra phương trình f(x) = 0 có ít nhất một nghiệm thuộc (a; b). Lưu ý: Các bước trên có thể thay đổi thứ tự. +) Một số chú ý: B. Ví dụ minh họaVí dụ 1: Chứng minh rằng phương trình 4x3 - 8x2 + 1 = 0 có nghiệm trong khoảng(–1;2). Hướng dẫn giải: Hàm số f(x) = 4x3 - 8x2 + 1 liên tục trên R. Ta có: f(-1) = -11, f(2) = 1 nên f(-1).f(2) < 0. Do đó theo tính chất hàm số liên tục, phương trìnhđã cho cóít nhất một nghiệm thuộc khoảng(–1;2). Ví dụ 2:Chứng minh rằng phương trình x3+ x - 1 = 0 có nghiệm. Hướng dẫn giải: Đặt f(x) = x3+ x - 1 Hàm f(x) là hàm đa thức nên f(x) liên tục trên R (định lý cơ bản về tính liên tục) Suy ra hàm f(x) liên tục trên đoạn [0; 1] (vì [0; 1]⊂ R) (1) Ta có: f(0) = 03+ 0 – 1 = - 1 ; f(1) = 13 + 1 – 1 = 1 ⇒ f(0) . f(1) = - 1. 1 = - 1 < 0 (2) Từ (1) và (2) suy ra f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc (0; 1) (tính chất hàm số liên tục). Vậy phương trình x3+ x - 1 = 0 có nghiệm (đpcm). Ví dụ 3:Chứng minh 4x4+ 2x2- x - 3 = 0 có ít nhất hai nghiệm thuộc khoảng (-1; 1). Hướng dẫn giải: + Đặt f(x) = 4x4+ 2x2- x - 3 Vì f(x) là hàm đa thức nên f(x) liên tục trên R. Suy ra f(x) liên tục trên các đoạn [-1 ; 0] và [0; 1]. + Ta có: f(-1) = 4.(-1)4+ 2.(-1)2- (-1) - 3 = 4 f(0) = 4.0 + 2.0 - 0 - 3 = -3 f(1) = 4.14+ 2.12- 1 - 3 = 2 + Vì f(-1).f(0) = 4.(-3) = -12 < 0 nên phương trình f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc (-1; 0) Vì f(0) . f(1) = -3 . 2 = -6 < 0 nên phương trình f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc (0; 1) Mà hai khoảng (-1; 0) và (0; 1) không giao nhau. Từ đó suy ra phương trình đã cho có ít nhất hai nghiệm thuộc (-1; 1). (đpcm) Ví dụ 4:Chứng minh rằng phương trình x5- 5x3+ 4x - 1 = 0 có đúng 5 nghiệm. Hướng dẫn giải: Đặt f(x) = x5- 5x3+ 4x - 1 thì f(x) liên tục trên R (vì f(x) là hàm đa thức). Ta có: Ví dụ 5:Chứng minh rằng phương trình (m2- m + 3)x2n- 2x - 4 = 0 với n ∈ N* luôn có ít nhất 1 nghiệm âm với mọi giá trị của tham số m. Hướng dẫn giải: Đặt f(x) = (m2- m + 3)x2n- 2x - 4 Ta có: Mặt khác hàm số f(x) xác định là liên tục trên R nên hàm số liên tục trên đoạn [-2; 0] Do đó phương trình f(x) = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc khoảng (-2; 0). Vậy phương trình đã cho luôn có ít nhất 1 nghiệm âm với mọi giá trị của tham số m. Ví dụ 6:Chứng minh rằng với mọi a, b, c phương trình x3+ ax2+ bx + c = 0 luôn có nghiệm. Hướng dẫn giải: C. Bài tập áp dụngBài 1.Chứng minh phương trình sau có ít nhất một nghiệm thuộc khoảng (-2;1): 2x5-5x3-1=0. Bài 2.CMR phương trình:2x3-5x2+x+1=0 có ít nhất hai nghiệm. Bài 3.CMR phương trình: 3x3 + 2x – 5 = 0 có ít nhất một nghiệm. Bài 4.CMR phương trình: 4x4 + 2x2 – x = 3 có ít nhất hai nghiệm phân biệt trên khoảng (-1; 1). Bài 5.CMR phương trình 2x3 – 6x + 1 = 0 có ba nghiệm phân biệt trên đoạn Bài 6.Chứng minh phương trình sau có nghiệm: (m2 – 4)(x – 1)6 + 5x2 – 7x + 1=0 Bài 7. Chứng minh rằng phương trình: a. x5 + 7x4 – 3x2 + x + 2 = 0 có ít nhất một nghiệm. b. cos2x = 2sinx – 2 có ít nhất hai nghiệm trong (-p/6; p) c. x5 – 5x3 + 4x – 1 = 0 có năm nghiệm phân biệt d. (m2 – 1)x5 – (11m2 – 10)x + 1 = 0 có ít nhất 1 nghiệm thuộc (0;2)* Bài 8. CMR các phương sau luôn có nghiệm: a) m(x - 1)(x - 2) + 2x + 1 = 0 b) (m2 - 2m)x3 + 2x - 1 = 0 c) cosx + mcoss2x = 0 d) (1 - m2)(x + 1)3 + x2 - x - 3 = 0 Bài 9.Chứng minh rằng phương trình: a. 2x5 + 3x4 + 3x2 – 1 = 0 có ít nhất 3 nghiệm. b. 2x3 + 3x2 + 10x + 200 = 0 luôn có nghiệm. c. 4x4 + 2x2 – x – 28 = 0 luôn có nghiệm |
