Tính kích thước bể bơi hình chữ nhật qua hệ phương trình
Problem:
Một bể bơi hình chữ nhật có diện tích \(300 \text{ m}^2\) và chu vi là 74 m. Tính các kích thước của bể bơi.
Problem Analysis
Problem Summary
Bể bơi hình chữ nhật có diện tích 300 m² và chu vi 74 m. Cần tìm chiều dài và chiều rộng.
Required Knowledge
Công thức chu vi hình chữ nhật \(C = 2(a + b)\), công thức diện tích \(S = a \cdot b\). Định lý Viète: nếu \(x_1, x_2\) là hai nghiệm của \(x^2 - Sx + P = 0\) thì \(x_1 + x_2 = S\) và \(x_1 \cdot x_2 = P\). Công thức nghiệm phương trình bậc hai: \(x = \dfrac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{2a}\).
Solution Method
Gọi chiều dài và chiều rộng là hai ẩn, từ chu vi suy ra tổng hai kích thước bằng 37, từ diện tích suy ra tích hai kích thước bằng 300. Hai kích thước đó chính là hai nghiệm của phương trình \(x^2 - 37x + 300 = 0\). Tính delta rồi tìm hai nghiệm, chọn nghiệm hợp lý (chiều dài lớn hơn chiều rộng).
Real-world Application
Khi thiết kế sân bóng mini cho trường, biết chu vi và diện tích, em có thể tính được chiều dài và chiều rộng sân theo đúng cách này.
Hints (0/3)
Hint 1:
Nửa chu vi bằng 74 : 2 = 37 m, tức là chiều dài cộng chiều rộng bằng 37. Tích chiều dài và chiều rộng bằng 300. Đây chính là tổng và tích của hai nghiệm một phương trình bậc hai.
Hint 2:
Lập phương trình \(x^2 - 37x + 300 = 0\) rồi tính \(\Delta = 37^2 - 4 \cdot 300\). Nếu \(\Delta > 0\) thì phương trình có hai nghiệm phân biệt, dùng công thức \(x = \dfrac{37 \pm \sqrt{\Delta}}{2}\).
Hint 3:
Sau khi tìm được hai nghiệm, nghiệm lớn hơn là chiều dài, nghiệm nhỏ hơn là chiều rộng (vì trong hình chữ nhật chiều dài luôn lớn hơn chiều rộng).
Detailed solution
Nửa chu vi của bể bơi là: \(74 : 2 = 37 \text{ (m)}\).
Gọi chiều dài và chiều rộng của bể bơi (tính bằng mét) lần lượt là \(x_1\) và \(x_2\). Khi đó:
\[x_1 + x_2 = 37 \quad \text{và} \quad x_1 \cdot x_2 = 300\]
Theo định lý Viète, \(x_1\) và \(x_2\) là hai nghiệm của phương trình:
\[x^2 - 37x + 300 = 0\]
Tính delta:
\[\Delta = (-37)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 300 = 1369 - 1200 = 169 > 0\]
\[\sqrt{\Delta} = 13\]
Phương trình có hai nghiệm phân biệt:
\[x_1 = \frac{37 + 13}{2} = 25; \quad x_2 = \frac{37 - 13}{2} = 12\]
Cả hai nghiệm đều dương và hợp lệ. Chiều dài lớn hơn chiều rộng nên chiều dài là 25 m, chiều rộng là 12 m.
Kiểm tra: \(25 + 12 = 37\) (nửa chu vi đúng); \(25 \times 12 = 300 \text{ m}^2\) (diện tích đúng).
Vậy chiều dài của bể bơi là 25 m và chiều rộng là 12 m.
Exercises in this lesson— Bài 20. Định lí Viète và ứng dụng