Câu hỏi
Cho hai biểu thức: \(A = \frac{{x + 3}}{{\sqrt x + 1}}\) và \(B = \frac{1}{{\sqrt x - 1}} + \frac{{\sqrt x }}{{\sqrt x + 1}} + \frac{{2\sqrt x }}{{1 - x}}\) với \(x \ge 0;x \ne 1\)
Câu 1: Rút gọn biểu thức B
- A \(B = \frac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 1}}\)
- B \(B = \frac{1}{{\sqrt x + 1}}\)
- C \(B = \frac{1}{{\sqrt x - 1}}\)
- D \(B = \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}}\)
Phương pháp giải:
Quy đồng mẫu các phân thức sau đó biến đổi và rút gọn phân thức.
Lời giải chi tiết:
\(\begin{array}{l}B = \frac{1}{{\sqrt x - 1}} + \frac{{\sqrt x }}{{\sqrt x + 1}} + \frac{{2\sqrt x }}{{1 - x}} = \frac{1}{{\sqrt x - 1}} + \frac{{\sqrt x }}{{\sqrt x + 1}} - \frac{{2\sqrt x }}{{x - 1}}\\ = \frac{{\sqrt x + 1 + \sqrt x \left( {\sqrt x - 1} \right) - 2\sqrt x }}{{\left( {\sqrt x + 1} \right)\left( {\sqrt x - 1} \right)}} = \frac{{\sqrt x + 1 + x - \sqrt x - 2\sqrt x }}{{\left( {\sqrt x + 1} \right)\left( {\sqrt x - 1} \right)}}\\ = \frac{{x - 2\sqrt x + 1}}{{\left( {\sqrt x + 1} \right)\left( {\sqrt x - 1} \right)}} = \frac{{{{\left( {\sqrt x - 1} \right)}^2}}}{{\left( {\sqrt x + 1} \right)\left( {\sqrt x - 1} \right)}} = \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}}.\end{array}\)
Chọn D.
Câu 2: Cho biểu thức \(P = B:A\). Tìm giá trị của x để \(P < 0\).
- A \(0 \le x < 1\)
- B \(0 < x < 1\)
- C \(1 < x < 2\)
- D \(1 \le x < 2\)
Phương pháp giải:
Tìm giá trị biểu thức P, từ đó kết hợp điều kiện đề bài xét dấu P để tìm x
Lời giải chi tiết:
Điều kiện: \(x \ge 0,\;x \ne 1.\)
\(P = B:A = \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}}:\frac{{x + 3}}{{\sqrt x + 1}} = \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}}.\frac{{\sqrt x + 1}}{{x + 3}} = \frac{{\sqrt x - 1}}{{x + 3}}\)
Vì \(x \ge 0 \Rightarrow x + 3 > 0\)
Để \(P < 0 \Leftrightarrow \frac{{\sqrt x - 1}}{{x + 3}} < 0 \Leftrightarrow \sqrt x - 1 < 0 \Leftrightarrow \sqrt x < 1 \Leftrightarrow x < 1\)
Kết hợp điều kiện đề bài \( \Rightarrow 0 \le x < 1\)
Vậy với \(0 \le x < 1\) thì \(P < 0.\)
Chọn A.
Câu 3: Tìm giá trị nhỏ nhất của \(\frac{1}{P}\) với \(x > 1\).
- A \(\min \frac{1}{P} = 4\)
- B \(\min \frac{1}{P} = 5\)
- C \(\min \frac{1}{P} = 6\)
- D \(\min \frac{1}{P} = 7\)
Phương pháp giải:
Tính và biến đổi \(\frac{1}{P}\) sao cho để khi sử dụng bất đẳng thức Cô-si có thể triệt tiêu được hết x, từ đó áp dụng bất đẳng thức Cô-si để tìm giá trị nhỏ nhất của \(\frac{1}{P}.\)
Lời giải chi tiết:
Điều kiện: \(x \ge 0,\;x \ne 1.\)
Ta có:
\(\begin{array}{l}\frac{1}{P} = \frac{{x + 3}}{{\sqrt x - 1}} = \frac{{{{\left( {\sqrt x - 1} \right)}^2} + 2\sqrt x + 2}}{{\sqrt x - 1}}\\\;\;\;\; = \frac{{{{\left( {\sqrt x - 1} \right)}^2} + 2\left( {\sqrt x - 1} \right) + 4}}{{\sqrt x - 1}}\\\;\;\;\; = 2 + \left( {\sqrt x - 1} \right) + \frac{4}{{\sqrt x - 1}}.\end{array}\)
Vì \(x > 1\) nên \(\sqrt x - 1 > 0\) \( \Rightarrow \frac{4}{{\sqrt x - 1}} > 0\)
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho 2 số không âm \(\left( {\sqrt x - 1} \right)\) và \(\frac{4}{{\sqrt x - 1}}\) ta được:
\(\left( {\sqrt x - 1} \right) + \frac{4}{{\sqrt x - 1}} \ge 2\sqrt 4 = 4 \Rightarrow \frac{1}{P} = 2 + \left( {\sqrt x - 1} \right) + \frac{4}{{\sqrt x - 1}} \ge 2 + 4 = 6\)
Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow \sqrt x - 1 = \frac{4}{{\sqrt x - 1}} \Leftrightarrow {\left( {\sqrt x - 1} \right)^2} = 4 \Leftrightarrow \sqrt x - 1 = 2\;\;\;\left( {do\;\;\sqrt x - 1 > 0} \right)\)
\( \Leftrightarrow \sqrt x = 3 \Leftrightarrow x = 9\;\;\left( {tm} \right)\)
Vậy \(\min \frac{1}{P} = 6\) đạt được khi \(x = 9.\)
Chọn C.