Chương VII. Biểu thức đại số và đa thức một biến

Luyện tập chung (trang 34-35)

SGK Toán 7 — Kết nối tri thức, tập 2 · 5 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · Bài 7.18★Trang 34— Cộng các đơn thức đồng dạng để thu gọn, sắp xếp và đọc hệ số của đa thức một biến
Bài 7.18 (trang 34). Cho các đơn thức: ; ; ; ; ; ; ; . Gọi là tổng của các đơn thức đã cho.
a) Hãy thu gọn tổng và sắp xếp các hạng tử để được một đa thức.
b) Tìm hệ số cao nhất, hệ số tự do và hệ số của của đa thức thu được.
Kiến thức cần nhớ
  • Đơn thức đồng dạng là các đơn thức có cùng phần biến (cùng số mũ của ); chỉ cộng được các đơn thức đồng dạng với nhau.
  • Đa thức thu gọn được sắp xếp theo luỹ thừa giảm dần của biến; hạng tử không chứa (bậc ) là hệ số tự do.
  • Hệ số cao nhất là hệ số của hạng tử có bậc cao nhất trong đa thức đã sắp xếp.
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho sẵn bảy đơn thức lộn xộn về bậc — dấu hiệu của dạng "thu gọn đa thức bằng cách cộng các đơn thức đồng dạng", nên việc đầu tiên là xếp chúng theo cùng một bậc trước khi cộng hệ số. Bẫy dễ gặp nhất là hai cặp phân số và khác mẫu số, cộng vội mà không quy đồng sẽ ra sai hệ số của ; ngoài ra dễ quên rằng chính là hạng tử bậc (hệ số tự do) chứ không phải "bỏ qua vì không có ".
1Cách 1. Cộng dồn lần lượt theo thứ tự đề cho, gộp ngay khi gặp đơn thức đồng dạng

Định hướng. Duyệt qua từng đơn thức theo đúng thứ tự đề cho, hễ gặp đơn thức đồng dạng với đơn thức đã có thì cộng gộp ngay.



Vậy , đã ở dạng sắp xếp giảm dần theo bậc.

2Cách 2. Nhóm riêng các đơn thức theo từng bậc rồi cộng từng nhóm

Định hướng. Tách bảy đơn thức thành các nhóm cùng bậc (bậc , bậc , bậc , bậc , bậc , bậc ), cộng riêng từng nhóm rồi ghép lại theo bậc giảm dần.

Bậc :
Bậc :
Bậc :
Bậc :
Bậc :
Bậc :

Vậy ghép các nhóm theo bậc giảm dần được , trùng kết quả Cách 1.

3Cách 3. Lập bảng hệ số theo từng bậc từ đến rồi đọc kết quả

Định hướng. Kẻ bảng liệt kê hệ số của ; bậc nào không xuất hiện trong đề thì ghi hệ số , rồi đọc lại theo bậc giảm dần để được đa thức.

Bậc:
Hệ số:

Vậy đọc bảng theo bậc giảm dần: (bỏ hạng tử bậc vì hệ số ).

Nhận xét. Cách lập bảng này rất tiện khi đa thức có nhiều hạng tử, tránh bỏ sót bậc nào — kể cả bậc khuyết như bậc ở bài này.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: duyệt một lượt và gộp ngay đơn thức đồng dạng, không mất công kẻ bảng hay tách nhóm riêng vì bài chỉ có bảy đơn thức, số lượng còn ít.
Đáp số. a) .
b) Hệ số cao nhất là ; hệ số tự do là ; hệ số của là .
Sai lầm thường gặp. Nhiều em cộng nhầm và mà không quy đồng mẫu số (ví dụ lấy nhầm rồi viết hoặc ), hoặc quên mất đơn thức bậc là nên khi trả lời "hệ số tự do" lại ghi nhầm hệ số của .
🚀 Mở rộng. Nếu thêm đơn thức vào danh sách ban đầu thì hai hạng tử bậc triệt tiêu nhau (), khi đó bậc cao nhất của tụt xuống bậc — cho thấy hệ số cao nhất phụ thuộc vào việc các hạng tử cùng bậc có triệt tiêu hay không.
Bài 2 · Bài 7.19★★Trang 34— Lập đa thức một biến biểu thị thể tích cần bơm thêm theo tỉ lệ kích thước hình hộp chữ nhật
Bài 7.19 (trang 34). Một bể chứa nước có dạng hình hộp chữ nhật được thiết kế với kích thước theo tỉ lệ:
Chiều cao : chiều rộng : chiều dài .
Trong bể hiện còn nước. Gọi chiều cao của bể là (mét).
Hãy viết đa thức biểu thị số mét khối nước cần phải bơm thêm vào bể để bể đầy nước. Xác định bậc của đa thức đó.
Kiến thức cần nhớ
  • Thể tích hình hộp chữ nhật chiều cao chiều rộng chiều dài.
  • Khi ba đại lượng tỉ lệ với và một đại lượng bằng , hai đại lượng còn lại là và .
  • Bậc của đa thức một biến là số mũ lớn nhất của biến xuất hiện với hệ số khác .
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho ba kích thước theo tỉ lệ và đặt ẩn là chiều cao — dấu hiệu để biểu diễn chiều rộng , chiều dài rồi dùng công thức thể tích hình hộp chữ nhật. Lượng nước cần bơm thêm bằng thể tích cả bể trừ đi lượng nước đã có, nên đa thức cần tìm là hiệu giữa đa thức thể tích và số . Bẫy của đề là quên nhân đủ ba kích thước (chỉ tính rồi quên nhân ) hoặc viết thiếu đơn vị mét khối khi kết luận.
1Cách 1. Biểu diễn kích thước theo tỉ lệ rồi nhân trực tiếp

Định hướng. Từ tỉ lệ và chiều cao , suy ra chiều rộng , chiều dài ; thể tích bể là tích của ba kích thước, sau đó trừ đi lượng nước đã có.

Thể tích bể: ()
Lượng nước cần bơm thêm: ()

Vậy đa thức cần tìm là , có bậc .

2Cách 2. Chia bể thành các khối lập phương cạnh theo đúng tỉ lệ

Định hướng. Vì ba kích thước tỉ lệ theo cùng đơn vị , hình hộp có thể chia thành lưới khối lập phương cạnh xếp khít nhau, mỗi khối có thể tích .

Số khối lập phương cạnh : (khối)
Thể tích bể: ()
Lượng nước cần bơm thêm: ()

Vậy kết quả trùng Cách 1: , bậc .

Nhận xét. Cách nhìn hình học này giải thích trực quan vì sao hệ số của đúng bằng tích ba số tỉ lệ , không cần nhớ máy móc công thức nhân ba biểu thức.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: viết ngay chiều rộng , chiều dài rồi nhân với chiều cao , không cần dựng hình chia khối vì đây chỉ là bài tính toán, không yêu cầu giải thích trực quan.
Đáp số. (); đa thức có bậc .
Sai lầm thường gặp. Một số em quên nhân đủ ba kích thước, chỉ viết thể tích là (thiếu thừa số chiều cao ) dẫn tới đa thức sai bậc thay vì bậc ; số khác quên trừ mà chỉ ghi đa thức thể tích là đáp số cuối cùng.
🚀 Mở rộng. Nếu đổi tỉ lệ thành chiều cao : chiều rộng : chiều dài thì thể tích trở thành — hệ số của luôn bằng tích ba số trong tỉ lệ, còn bậc của đa thức vẫn giữ nguyên là vì luôn có đúng ba kích thước nhân với nhau.
Bài 3 · Bài 7.20★★Trang 34— Tính giá trị của đa thức bậc nhất một biến và giải phương trình bậc nhất từ một công thức thực tế
Bài 7.20 (trang 34). Ngoài thang nhiệt độ Celsius (độ C), nhiều nước còn dùng thang nhiệt độ Fahrenheit, gọi là độ F để đo nhiệt độ trong dự báo thời tiết. Muốn tính xem tương ứng với bao nhiêu độ F, ta dùng công thức:
.
Chẳng hạn, tương ứng với ().
a) Hỏi tương ứng với bao nhiêu độ C?
b) Nhiệt độ vào một ngày mùa hè ở Hà Nội là . Nhiệt độ đó tương ứng với bao nhiêu độ F?
c) Nhiệt độ vào một ngày mùa đông ở New York (Mỹ) là . Nhiệt độ đó tương ứng với bao nhiêu độ C?
Kiến thức cần nhớ
  • Giá trị của đa thức tại là kết quả thay bởi rồi tính, kí hiệu .
  • Muốn tìm khi biết , giải phương trình bậc nhất đã cho.
🧠 Phân tích tư duy
Công thức đổi độ C () sang độ F; câu b hỏi xuôi ("cho , tìm ") nên chỉ cần thế số, còn câu a và c hỏi ngược ("cho , tìm ") nên phải giải phương trình bậc nhất . Bẫy dễ gặp là làm câu a, c giống câu b — cứ thế trực tiếp hoặc vào chỗ mà quên đó là giá trị của chứ không phải của .
1Cách 1. Thế số và giải phương trình bậc nhất cho từng câu

Định hướng. Câu b thế trực tiếp vào ; câu a, c cho biết nên lập và giải phương trình bậc nhất theo .

a)
b)
c)

Vậy a) ; b) ; c) .

2Cách 2. Rút công thức ngược rồi áp dụng chung cho câu a và câu c

Định hướng. Từ rút theo một lần duy nhất, sau đó chỉ cần thế số cho cả hai câu hỏi ngược, khỏi giải lại phương trình từng câu.


a)
c)
b) (giữ nguyên công thức xuôi)

Vậy kết quả trùng Cách 1 ở cả ba câu; công thức ngược giúp trả lời nhanh mọi câu hỏi "cho độ F, tìm độ C" tiếp theo mà không cần lập lại phương trình.

3Cách 3. Suy luận theo tỉ lệ trực tiếp từ mốc , không lập phương trình

Định hướng. Dùng nhận xét mỗi tương ứng và mốc để suy luận trực tiếp bằng phép chia, cộng, trừ thông thường.

a) Từ đến giảm độ F, tương ứng giảm độ C so với mốc , nên
b) Từ đến tăng độ C, tương ứng tăng độ F so với mốc , nên
c) Từ đến tăng độ F, tương ứng tăng độ C, nên

Vậy cả ba kết quả đều trùng Cách 1 và Cách 2.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 2: rút sẵn công thức ngược rồi thế số cho cả hai câu hỏi ngược a, c — nhanh hơn việc lập lại phương trình từng câu như Cách 1.
Đáp số. a) (chính xác ).
b) .
c) .
Sai lầm thường gặp. Nhiều em làm câu a, c giống hệt câu b — cứ thay hoặc vào vị trí trong công thức rồi tính ra hoặc , trong khi và ở đây là giá trị của (độ F đã biết) chứ không phải của (độ C cần tìm).
🚀 Mở rộng. Với công thức tổng quát , nếu đổi hằng số thành một mốc khác (ví dụ đổi độ gốc đo lường) thì công thức ngược trở thành — cách rút công thức ngược ở Cách 2 luôn áp dụng được cho mọi hàm bậc nhất dạng với .
Bài 4 · Bài 7.21★★Trang 35— Cộng, trừ hai đa thức một biến; xác định bậc, tính giá trị và xét nghiệm
Bài 7.21 (trang 35). Cho hai đa thức và .
a) Xác định bậc của mỗi đa thức và .
b) Tính giá trị của mỗi đa thức và tại ; .
c) Đa thức nào trong hai đa thức và có nghiệm là ?
Kiến thức cần nhớ
  • Muốn cộng (trừ) hai đa thức, ta cộng (trừ) các hạng tử cùng bậc của hai đa thức đó.
  • Bậc của đa thức là số mũ lớn nhất của biến có hệ số khác sau khi đã thu gọn.
  • Số là nghiệm của đa thức nếu ; giá trị chính là hệ số tự do của .
🧠 Phân tích tư duy
Hai đa thức , đều có hệ số đối nhau ( và ) — dấu hiệu cho thấy khi cộng, hạng tử bậc sẽ triệt tiêu nên có bậc thấp hơn , còn khi trừ thì hệ số cộng dồn () nên vẫn giữ bậc . Câu c chỉ cần xét hệ số tự do của từng đa thức tổng/hiệu (giá trị tại chính là hệ số tự do), không cần tính lại từ đầu. Bẫy của đề là nhầm dấu khi trừ đa thức (quên đổi dấu tất cả hạng tử của ).
1Cách 1. Bỏ ngoặc, nhóm hạng tử cùng bậc để tìm đa thức tổng quát rồi thế số

Định hướng. Khai triển và bằng cách nhóm các hạng tử cùng bậc, xác định bậc, rồi thay , , vào chính hai đa thức đã rút gọn.


(bậc )

(bậc )


Vậy bậc , bậc ; giá trị tại như trên; vì nên có nghiệm , còn thì không.

2Cách 2. Đặt tính theo cột dọc để cộng, trừ hai đa thức

Định hướng. Viết , thẳng cột theo bậc giảm dần rồi cộng (trừ) từng cột, sau đó tính giá trị như Cách 1.


Vậy (bậc ), (bậc ) — trùng kết quả Cách 1, các giá trị tại tính giống Cách 1.

3Cách 3. So sánh hệ số từng bậc để xác định bậc, thế số trực tiếp vào riêng lẻ để tính giá trị

Định hướng. Không khai triển toàn bộ: chỉ so sánh hệ số của và để biết ngay bậc của tổng/hiệu; muốn tính giá trị thì thế số vào , riêng biệt trước rồi mới cộng/trừ kết quả số.

Hệ số : là , là triệt tiêu bậc (còn , xét tiếp bậc : ) nên bậc ; có hệ số là nên bậc


Vậy mọi kết quả trùng khớp Cách 1, Cách 2: bậc và có nghiệm ; bậc và không có nghiệm .

Nhận xét. Cách 3 tránh khai triển toàn bộ đa thức khi chỉ cần biết bậc hoặc một vài giá trị riêng lẻ, tiết kiệm thời gian tính toán.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: khai triển một lần thành đa thức tổng quát rồi thế số cho mọi câu hỏi, tránh phải tính giá trị của , nhiều lần như Cách 3.
Đáp số. a) bậc ; bậc .
b) , ; , .
c) có nghiệm (vì ); không có nghiệm (vì ).
Sai lầm thường gặp. Khi trừ đa thức, nhiều em quên đổi dấu tất cả các hạng tử của (chỉ đổi dấu hạng tử đầu tiên), dẫn tới tính sai từ hạng tử trở đi; một số em cũng nhầm "có nghiệm " nghĩa là "đa thức bằng với mọi " thay vì chỉ cần giá trị tại riêng bằng .
🚀 Mở rộng. Nếu đổi thành (tức ) thì với mọi — mọi số đều là nghiệm; điều này cho thấy trường hợp đặc biệt làm đa thức tổng trở thành đa thức không.
Bài 5 · Bài 7.22★★★Trang 35— Lập đa thức biểu thị quãng đường theo thời gian trong bài toán chuyển động, xét nghiệm của hiệu hai đa thức
Bài 7.22 (trang 35). Một xe khách đi từ Hà Nội lên Yên Bái (trên đường cao tốc Hà Nội – Lào Cai) với vận tốc km/h. Sau đó phút, một xe du lịch cũng đi từ Hà Nội lên Yên Bái (đi cùng đường với xe khách) với vận tốc km/h. Cả hai xe đều không nghỉ dọc đường.
a) Gọi là đa thức biểu thị quãng đường xe du lịch đi được và là đa thức biểu thị quãng đường xe khách đi được kể từ khi xuất phát cho đến khi xe du lịch đi được giờ. Tìm và .
b) Chứng tỏ rằng đa thức có nghiệm là . Hãy giải thích ý nghĩa nghiệm của đa thức .
Kiến thức cần nhớ
  • Quãng đường vận tốc thời gian, với thời gian phải cùng đơn vị (giờ) với vận tốc (km/h).
  • Đổi phút ra giờ: phút giờ.
  • Số là nghiệm của đa thức nếu .
🧠 Phân tích tư duy
Mốc thời gian được đề chọn là "thời gian xe du lịch đã đi", trong khi xe khách xuất phát sớm hơn phút giờ — dấu hiệu để nhận ra khi xe du lịch đã đi giờ thì xe khách đã đi giờ, không phải cùng giờ như xe du lịch. Câu b hỏi "chứng tỏ" (không phải "giải") nên chỉ cần thế vào rồi kiểm tra bằng ; ý nghĩa nghiệm gắn với việc hai xe đi được quãng đường bằng nhau tại thời điểm đó. Bẫy của đề là quên đổi phút ra giờ ( giờ) trước khi lập .
1Cách 1. Lập , trực tiếp theo đúng mốc thời gian của đề rồi thế vào

Định hướng. Xe du lịch đi giờ nên ; xe khách xuất phát sớm hơn giờ nên khi xe du lịch đã đi giờ, xe khách đã đi giờ, suy ra .




Vậy , ; vì nên đúng là nghiệm của . Ý nghĩa: sau khi xe du lịch đi được giờ, hai xe đi được quãng đường bằng nhau, tức xe du lịch vừa đuổi kịp xe khách.

2Cách 2. Lập luận bài toán đuổi kịp (quãng đường chênh lệch chia hiệu vận tốc) rồi đối chiếu với

Định hướng. Coi đây là bài toán đuổi kịp cổ điển: tại thời điểm xe du lịch xuất phát, xe khách đã đi trước một quãng đường, và xe du lịch rút ngắn khoảng cách đó nhờ hiệu vận tốc.

Quãng đường xe khách đi trước (trong giờ): (km)
Hiệu vận tốc hai xe: (km/h)
Thời gian xe du lịch đuổi kịp xe khách (tính từ lúc xe du lịch xuất phát): (giờ)

Vậy xe du lịch đuổi kịp xe khách sau đúng giờ kể từ lúc xuất phát, khớp với nghiệm của đã lập ở Cách 1.

Nhận xét. Cách 2 tìm ra thời điểm gặp nhau bằng lập luận vận tốc – khoảng cách quen thuộc, không cần lập đa thức trước, rồi mới quay lại kiểm chứng bằng đa thức.

3Cách 3. Giải phương trình để tự tìm ra nghiệm, thay vì chỉ kiểm tra bằng cách thế

Định hướng. Lập như Cách 1, rồi giải phương trình bậc nhất trực tiếp để tìm nghiệm, thay vì chỉ thế sẵn để "chứng tỏ".



Vậy giải trực tiếp phương trình cũng cho đúng một nghiệm , xác nhận đây là nghiệm duy nhất của chứ không phải chỉ là một giá trị "tình cờ" thoả mãn.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: lập , rồi thế thẳng vào để "chứng tỏ" theo đúng yêu cầu đề — nhanh và bám sát câu hỏi hơn việc giải lại phương trình như Cách 3.
Đáp số. a) ; (với tính bằng km, tính bằng giờ).
b) nên là nghiệm của ; ý nghĩa: sau khi xe du lịch đi được giờ, xe du lịch đuổi kịp xe khách (hai xe đi được quãng đường bằng nhau).
Sai lầm thường gặp. Sai lầm phổ biến nhất là quên đổi phút ra giờ, viết nhầm hoặc mà không giải thích được vì sao cộng thêm , dẫn tới không hiểu bản chất số trong chính là quãng đường ( km) xe khách đã đi trước chứ không phải cộng thêm phút.
🚀 Mở rộng. Nếu đổi vận tốc xe du lịch thành km/h (giữ nguyên xuất phát sau phút) thì hiệu vận tốc chỉ còn km/h, thời gian đuổi kịp trở thành giờ — nghiệm của thay đổi theo đúng tỉ lệ nghịch với hiệu vận tốc hai xe.