Câu hỏi:
Cho biểu thức \(K = \left( {\frac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 1}} - \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}} + \frac{{x - 4\sqrt x - 1}}{{x - 1}}} \right).\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}.\)
a) Tìm điều kiện của \(x\) để \(K\) xác định và rút gọn \(K.\)
b) Tìm các giá trị nguyên của \(x\) để \(K\) nguyên.
b) \(x = 2003^2\)
b) \(x = 2003^2\)
b) \(x = 2003^2\)
b) \(x = 2003^2\)
Phương pháp giải:
a) Tìm điều kiện của \(x\) để biểu thức xác định.
Quy đồng mẫu, biến đổi và rút gọn biểu thức.
b) Biến đổi biểu thức \(K\) về dạng \(a + \frac{b}{{MS}}\) với \(a,\,\,b \in \mathbb{Z}.\)
Từ đó, biểu thức \(K \in \mathbb{Z} \Leftrightarrow b\,\, \vdots \,\,\,MS \Leftrightarrow MS \in U\left( b \right) \Rightarrow x = ...\)
Đối chiếu với điều kiện của \(x\) rồi kết luận.
Lời giải chi tiết:
a) Tìm điều kiện của \(x\) để \(K\) xác định và rút gọn \(K.\)
ĐKXĐ: \(\left\{ \begin{array}{l}x \ge 0\\x - 1 \ne 0\\\sqrt x \ne 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x > 0\\x \ne 1\end{array} \right..\)
\(\begin{array}{l}K = \left( {\frac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 1}} - \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}} + \frac{{x - 4\sqrt x - 1}}{{x - 1}}} \right).\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}\\ = \left( {\frac{{\sqrt x + 1}}{{\sqrt x - 1}} - \frac{{\sqrt x - 1}}{{\sqrt x + 1}} + \frac{{x - 4\sqrt x - 1}}{{\left( {\sqrt x - 1} \right)\left( {\sqrt x + 1} \right)}}} \right).\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}\\ = \frac{{{{\left( {\sqrt x + 1} \right)}^2} - {{\left( {\sqrt x - 1} \right)}^2} + x - 4\sqrt x - 1}}{{\left( {\sqrt x - 1} \right)\left( {\sqrt x + 1} \right)}}.\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}\\ = \frac{{x + 2\sqrt x + 1 - x + 2\sqrt x - 1 + x - 4\sqrt x - 1}}{{\left( {\sqrt x - 1} \right)\left( {\sqrt x + 1} \right)}}.\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}\\ = \frac{{x - 1}}{{\left( {\sqrt x - 1} \right)\left( {\sqrt x + 1} \right)}}.\frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }} = \frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }}.\end{array}\)
b) Tìm các giá trị nguyên của \(x\) để \(K\) nguyên.
Điều kiện \(x > 0,\,\,x \ne 1.\)
Ta có: \(K = \frac{{\sqrt x + 2003}}{{\sqrt x }} = 1 + \frac{{2003}}{{\sqrt x }}.\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow K \in \mathbb{Z} \Leftrightarrow \left( {1 + \frac{{2003}}{{\sqrt x }}} \right) \in \mathbb{Z} \Leftrightarrow \frac{{2003}}{{\sqrt x }} \in \mathbb{Z}\\ \Rightarrow \sqrt x \in U\left( {2003} \right) \Leftrightarrow \sqrt x \in \left\{ {1;\,\,\,2003} \right\}\,\,\,\left( {do\,\,\sqrt x > 0\,\,\forall x > 0} \right).\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\sqrt x = 1\\\sqrt x = 2003\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 1\,\,\,\,\left( {ktm} \right)\\x = {2003^2}\,\,\left( {tm} \right)\end{array} \right.\end{array}\)
Vậy \(x = {2003^2}\) thì \(K\) nguyên.