Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu để làm rõ nội dung của phương pháp điều kiện cần và đủ, trên cơ sở đó vận dụng vào việc giải các bài toán về phương trình chứa tham số trong phạm vi chương trình Đại số 10. Nhằm nâng cao chất lượng dạy học chủ đề phương trình chứa tham số ở lớp 10. Mời quý thầy cô tham khảo sáng kiến “Vận dụng phương pháp điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số trong chương trình Đại số 10”.
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KIỆN CẦN VÀ ĐỦ ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN VỀ PHƯƠNG TRÌNH CHỨA THAM SỐ TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI SỐ 10 MỤC LỤC Trang Mục lục 1 Mở đầu 2 Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn 4 1.1.Các bài toán về phương trình chứa tham số trong đại số 10 4 1.2.Đặc điểm của các bài toán về phương trình chứa tham số trong đại số 10 4 1.3. Phương pháp điều kiện cần và đủ 5 Chương 2. Vận dụng phương pháp điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số 6 2.1. Một số kiến thức liên quan 6 2.1.1. Bất đẳng thức tam giác 6 2.1.2. Bất đẳng thức Bunhiacopski cho 2 bộ số > , > và ú , ú 6 2.2. Hệ thống bài tập giải bằng phương pháp điều kiện cần và đủ 6 2.2.1. Tính đối xứng của các biểu thức có mặt trong bài toán đối với việc xác định điều kiện cần 6 2.2.2. Sử dụng điểm thuận lợi để xác định điều kiện cần 13 2.2.3. Một số phương pháp khác để tìm điều kiện cần 17 Kết luận …………………………………………………………………… …22 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… 24 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đất nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập. Để đáp ứng nhu cầu công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước, cùng với sự phát triển của khoa học-công nghệ, giáo dục-đào tạo được xem là quốc sách hàng đầu, nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài. Trong chương trình giáo dục trung học phổ thông, môn toán chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong các môn học, nó là cơ sở của nhiều môn học khác. Môn toán có khả năng to lớn giúp học sinh phát triển năng lực và phẩm chất trí tuệ, rèn luyện cho học sinh tư duy biện chứng, tư duy trừu tượng, tư duy logic… Phương trình đặc biệt là phương trình chứa tham số chiếm một khối lượng không nhỏ trong chương trình toán phổ thông nhất là đối với chương trình đại số 10. Vì vậy, việc đưa ra những phương pháp cụ thể để giải các dạng toán ở nội dung này là hết sức cần thiết. Có khá nhiều tài liệu nghiên cứu về nội dung này song chỉ trình bày tổng hợp nhiều phương pháp nên mức độ của mỗi phương pháp thực sự chưa được làm sâu. Phương pháp điều kiện cần và đủ có lẽ đã quen thuộc đối với giáo viên, sinh viên ngành toán song đối với nhiều học sinh cấp III đây còn là một vấn đề khá mới mẻ. Tuy nhiên, phương pháp điều kiện cần và đủ lại tỏ ra khá hiệu quả đối với việc giải các bài toán về phương trình chứa tham số. Bằng phương pháp này, học sinh có thể vận dụng vào giải các bài toán về phương trình chứa tham số một cách đơn giản và dễ hiểu, nhất là đối với một số phương trình đặc biệt sẽ được đề cập đến trong phần sau. Xuất phát từ vị trí và tính hiệu quả của phương pháp điều kiện cần và đủ đối với kỹ năng giải toán của học sinh, tôi mạnh dạn lựa chọn đề tài: “ Vận dụng phương pháp điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số trong chương trình đại số 10” với mong muốn cung cấp cho học sinh thêm một phương pháp hữu hiệu trong học toán và giải toán, đồng thời góp phần tích luỹ những kiến thức cần thiết cho công tác giảng dạy của bản thân. Hy vọng đề tài này sẽ là một tài liệu hữu ích cho giáo viên và học sinh tham khảo trong việc ôn luyện thi vào các trường Đại học, Cao đẳng cũng như bồi dưỡng học sinh giỏi. 2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu để làm rõ nội dung của phương pháp điều kiện cần và đủ, trên cơ sở đó vận dụng vào việc giải các bài toán về phương trình chứa tham số trong phạm vi chương trình đại số 10. - Nhằm nâng cao chất lượng dạy học chủ đề phương trình chứa tham số ở lớp 10. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng hợp các kiến thức cơ bản liên quan đến phương trình phục vụ cho đề tài. - Trình bày phương pháp điều kiện cần và đủ. - Vận dụng điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số. 4. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là phương pháp điều kiện cần và đủ cùng với một số bài toán phương trình chứa tham số giải bằng phương pháp điều kiện cần và đủ trong chương trình đại số 10. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến phương trình chứa tham số và phương pháp điều kiện cần và đủ. - Trên cơ sở đó phân tích, tổng hợp, khái quát…rút ra những vấn đề cần thực hiện trong đề tài. 6. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo thì đề tài bao gồm 2 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2: Vận dụng phương pháp điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số. Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 . Các bài toán về phương trình chứa tham số trong đại số 10 Theo sách giáo khoa đại số 10 thì các nội dung về phương trình được đề cập đến bao gồm: -Phương trình bậc nhất và bậc hai một ẩn. -Phương trình quy về được phương trình bậc nhất hoặc bậc hai. -Phương trình bậc nhất hai ẩn. Trong các nội dung đó, có một số nội dung có lẽ không gây khó khăn đối với học sinh lớp 10. Để đáp ứng được phạm vi nghiên cứu và yêu cầu của đề tài những nội dung này sẽ không được đề cập đến. Vì vậy, trong đề tài này tôi xin được trình bày các bài toán về phương trình chứa tham số của các nội dung sau: -Phương trình bậc hai một ẩn. -Phương trình qui về được phương trình bậc nhất hoặc bậc hai. Ngoài ra, trong đề tài này tôi cũng xin trình bày một số bài toán về phương trình chứa tham số nhưng không nằm trong nội dung sách giáo khoa nhằm phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi cho học sinh khối lớp 10. 1.2. Đặc điểm của các bài toán về phương trình chứa tham số trong đại số 10 Trong một phương trình ngoài ẩn số ra còn có chữ khác mà chữ này được xem như là hằng số thì phương trình đó được gọi là phương trình chứa tham số, chữ cái khác ở trên được gọi là tham số. Các bài toán về phương trình chứa tham số trong đại số 10 chủ yếu được phân theo 2 dạng: Dạng 1: Giải và biện luận phương trình theo giá trị của tham số. Dạng 2: Xác định tham số để phương trình thỏa mãn điều kiện cho trước. Các bài toán được đề cập đến trong đề tài này tập trung vào dạng thứ 2, tức là xác định tham số để phương trình thỏa mãn điều kiện cho trước nào đó, chẳng hạn như, xác định tham số để phương trình có nghiệm, có duy nhất nghiệm, hoặc nghiệm đúng với mọi x thuộc một khoảng nào đó 1.3. Phương pháp điều kiện cần và đủ Cho phương trình chứa tham số N 2, = 0 (I) với 2 ∈ , ∈ , trong đó 2 là biến, là tham số, , lần lượt là miền của 2, đang xét. Phương pháp điều kiện cần và đủ được chia làm 2 bước: Bước 1 (Điều kiện cần): Giả sử (I) thỏa mãn tính chất P mà đầu bài đòi hỏi. Dựa vào tính chất P, hàm số N 2, và miền đang xét ta tìm ra một điều kiện ràng buộc nào đó của . Điều kiện đó chính là điều kiện cần để bài toán đã cho có tính chất P. Khi đó ∈ ⊂ và sẽ chứa các giá trị của để làm cho bài toán thỏa mãn tính chất P. Nếu ∉ thì ứng với , (I) không có tính chất P. Nghĩa là những giá trị cần tìm chỉ chứa trong tập này. Trong tập có thể có những giá trị không làm cho bài toán thỏa mãn tính chất P nên để loại những giá trị đó ta cần đến bước thứ 2, bước: điều kiện đủ. Bước 2 (Điều kiện đủ): Giả sử ∈ . Ta cần tìm xem trong những giá trị đó giá trị nào của làm cho (I) thỏa mãn tính chất P. Khi đó ta có điều kiện đủ để (I) thỏa mãn tính chất P. Nếu là tập hữu hạn các giá trị thì ta lần lượt thay từng giá trị , rồi giải bài toán để xem nó có thỏa mãn tính chất P hay không, nếu thỏa mãn thì nhận còn không thì loại. Nếu là một khoảng hay một đoạn giá trị thì ta dựa vào đặc trưng của bài toán và một số kiến thức liên quan về lí thuyết phương trình để giải chúng. Kết quả của phép giải sẽ loại đi những giá trị không thích hợp của . Chương 2 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KIỆN CẦN VÀ ĐỦ ĐỂ GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN VỀ PHƯƠNG TRÌNH CHỨA THAM SỐ 2.1. Một số kiến thức liên quan 2.1.1. Bất đẳng thức tam giác Với mọi >, ú ∈ ℝ ta luôn có: | > + ú | ≤ | > | + | ú | Dấu “=” xảy ra khi >ú ≥ 0. 2.1.2. Bất đẳng thức Bunhiacopski cho 2 bộ số > , > và ú , ú Với 2 bộ số > , > và ú , ú ta có: > ú + > ú ≤ > + > ú + ú Dấu “=” xảy ra khi = . 2.2. Hệ thống bài tập giải bằng phương pháp điều kiện cần và đủ 2.2.1. Tính đối xứng của các biểu thức có mặt trong bài toán đối với việc xác định điều kiện cần Trong phần này tôi xin trình bày các bài toán có chung một yêu cầu đó là tìm tham số để phương trình đã cho có nghiệm duy nhất. Các phương trình đưa ra đều có một đặc điểm chung đó là nếu 2 là một nghiệm của phương trình thì − 2 cũng là nghiệm của phương trình đó. Lợi dụng đặc điểm đó mà ta có phương pháp chung để giải các bài toán này như sau: Giả sử phương trình có nghiệm 2 lúc đó nó còn có một nghiệm khác là − 2 , do tính duy nhất nghiệm nên 2 nghiệm này phải bằng nhau, từ đây ta tính được 2 . Thế 2 vào phương trình đầu để tìm tham số. Sau đó thế ngược những tham số tìm được vào phương trình đầu để giải. Nếu ứng với tham số nào mà phương trình không thỏa mãn tính duy nhất nghiệm thì ta sẽ loại giá trị tham số đó. Những giá trị tham số còn lại chính là kết quả cần tìm của bài toán. Một số bài toán sau đây được giải bằng phương pháp trên: Bài toán 1: Tìm để phương trình sau có nghiệm duy nhất √ 4 − 2 + √ 2 + 5 = (1) Giải: Tập xác định của (1) là = − 5; 4 . 1. Điều kiện cần: Giả sử phương trình đã cho có nghiệm duy nhất 2 = 2 . Vì 2 = 2 là nghiệm nên ta có 4 − 2 + 2 + 5 = − 1 − 2 + 5 + 4 − − 1 − 2 = Điều này có nghĩa là 2 = − 1 − 2 cũng là nghiệm của phương trình đã cho. Để đảm bảo tính duy nhất nghiệm thì 2 = − 1 − 2 2 = − . Thay 2 = 2 = − vào (1) ta được = 3 √ 2. 2. Điều kiện đủ: Giả sử = 3 √ 2. Lúc đó (1) trở thành √ 4 − 2 + √ 5 + 2 = 3 √ 2 Theo bất đẳng thức Bunhiscopski ta có: √ 4 − 2 + √ 2 + 5 ≤ 1 + 1 4 − 2 + 2 + 5 = 18 √ 4 − 2 + √ 5 + 2 ≤ 3 √ 2 Dấu “=” xảy ra khi √ 4 − 2 = √ 5 + 2 4 − 2 = 5 + 2 2 = − . Do đó phương trình có nghiệm duy nhất 2 = − . Tóm lại, = 3 √ 2 là điều kiện cần và đủ để (1) có nghiệm duy nhất. Nhận xét: Trong lời giải này, điểm khó nhất có lẽ là việc nhận ra 2 = − 1 − 2 cũng là nghiệm của phương trình đã cho, thực sự công việc này cũng không hề đơn giản, cái cơ bản là phải tiếp xúc với nhiều bài tập dạng này mới hình thành được kỹ năng đó. Bài toán 2: Tìm >, ú, sao cho phương trình sau đây có nghiệm duy nhất | 2 − > | + | 2 − ú | = (2) Giải: 1. Điều kiện cần: Giả sử phương trình (2) có nghiệm duy nhất 2 = 2 . Vì 2 là nghiệm của (2) nên ta có | 2 − > | + | 2 − ú | = | > + ú − 2 − > | + | > + ú − 2 − ú | = Do đó 2 = > + ú − 2 cũng là nghiệm của (2). Do tính duy nhất nghiệm ta suy ra 2 = > + ú − 2 2 = . Thay 2 = 2 = vào (2) ta được | > − ú | = . Vậy | > − ú | = chính là điều kiện cần để phương trình (2) có nghiệm duy nhất. 2. Điều kiện đủ: Giả sử | > − ú | = , khi đó (2) trở thành | 2 − > | + | 2 − ú | = | > − ú | | 2 − > | + | 2 − ú | = | 2 − ú − 2 − > | Theo bất đẳng thức tam giác ta có: | 2 − ú − 2 − > | = | 2 − ú + > − 2 | ≤ | 2 − ú | + | > − 2 | = | 2 − ú | + | 2 − > | Dấu “=” xảy ra khi 2 − ú > − 2 ≥ 0 2 − > 2 − ú ≤ 0 *Nếu > ≠ ú bất phương trình này có chứa 2 nghiệm 2 = >, 2 = ú nên không thỏa tính duy nhất nghiệm. *Nếu > = ú thì bất phương trình trở thành 2 − > ≤ 0 2 = >. Do đó phương trình đã cho có nghiệm duy nhất 2 = >. Từ > = ú suy ra = | > − ú | = 0. Vậy điều kiện cần và đủ để phương trình đã cho có nghiệm duy nhất là > = ú,= 0. Bài toán 3: Tìm để phương trình sau có nghiệm duy nhất √ 3 + 2 + √ 6 − 2 − 3 + 2 6 − 2 = (3) Giải: Tập xác định của (3) là = − 3; 6 . 1. Điều kiện cần: Giả sử phương trình có nghiệm duy nhất 2 = 2 . Do 2 là nghiệm của (3) nên ta có 3 + 2 + 6 − 2 − 3 + 2 6 − 2 = 3 + 3 − 2 + 6 − 3 − 2 − 3 + 3 − 2 6 − 3 − 2 = Suy ra 2 = 3 − 2 cũng là nghiệm của (3). Do tính duy nhất nghiệm nên ta phải có 2 = 3 − 2 2 = . [...]... kiện cần và đủ vào việc giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số trong chương trình đại số 10, tập trung chủ yếu vào 3 dạng toán với 12 bài toán, 3 dạng toán cụ thể như sau: - Định tham số để phương trình có nghiệm duy nhất - Định tham số để phương trình thỏa mãn với mọi 2 trên một khoảng (đoạn) nào đó - Định tham số để phương trình có nghiệm Chương 2 đã trình bày các bài toán giải bằng phương. .. phương pháp điều kiện cần và đủ cho học sinh, giáo viên có thể đưa hoặc không đưa nội dung này vào, tùy theo từng đối tượng học sinh của mình KẾT LUẬN 1 Kết quả đạt được Nội dung chính của đề tài bao gồm 2 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn Chương 2: Vận dụng phương pháp điều kiện cần và đủ để giải một số dạng toán về phương trình chứa tham số Đề tài trình bày việc vận dụng phương pháp điều. .. phương pháp điều kiện cần và đủ ở đầy đủ 3 dạng toán này Thông qua lời giải của các bài toán trong chương ta thấy rằng có một số bài toán giải bằng phương pháp điều kiện cần và đủ rất mất tự nhiên, có đôi lúc hơi rườm rà nhưng ngược lại có rất nhiều bài toán giải bằng phương pháp này lại cho lời giải gọn gàng, dễ hiểu và nhanh chóng, một số bài toán còn thể hiện được tính độc đáo của phương pháp Đặc... học về phương trình và khả năng suy luận để giải Bởi thế công việc giải các bài toán này sẽ đòi hỏi tính tư duy ở người học rất cao Sau đây là một số bài toán minh họa cho ý đã nói ở trên: để phương trình sau có nghiệm và các nghiệm đều không âm 2 − 2− Bài toán 10: Tìm Giải: = 0 (10) 1 Điều kiện cần: Để phương trình (10) có nghiệm và các nghiệm đều không âm thì một điều kiện cần đó là (10) phải có nghiệm,... của phương trình (3.1) = √ 1 là điều kiện cần và đủ để phương trình đã cho có nghiệm duy Nhận xét: Với bài toán này, nếu sử dụng bằng phương pháp tam thức bậc hai để giải thì có thể không giải được, hoặc nếu được thì công việc đó không hề đơn giản đặc biệt là đối với học sinh lớp 10 Song với phương pháp điều kiện cần và đủ như trình bày ở trên thì lời giải khá gọn gàng và dễ hiểu Điều này cho thấy, trong. .. nhận một phương pháp khá mới và khá độc đáo đối với các em Tuy nhiên, như đã nói từ trước, phương pháp điều kiện cần và đủ không phải là “chiếc chìa khóa vàng” để mở cửa mọi bài toán mà nó chỉ thực sự có hiệu quả đối với một số dạng bài toán nhất định cho nên chỉ nên xem phương pháp này như là một phương pháp bổ trợ mà thôi Tôi tin tưởng rằng nếu người học vận dụng tốt phương pháp này thì việc giải toán. .. tìm điều kiện cần Phương pháp điều kiện cần và đủ thường tỏ ra là phương pháp hiệu quả để giải các dạng toán sau: -Tìm tham số để phương trình có nghiệm duy nhất -Tìm tham số để phương trình nghiệm đúng ∀2 ∈ cho trước -Tìm tham số để phương trình có nghiệm Ở 2 phần trước chúng ta đã làm quen với 2 dạng toán đầu Ở phần 3 này các bài tập chủ yếu tập trung vào dạng thứ 3 Nhìn chung các bài tập ở phần... Đây chính là điều kiện cần của bài toán 2 Điều kiện đủ: Với = 1 thì dễ nhận thấy phương trình (8) thỏa mãn ∀2 mà căn bậc hai có nghĩa, tức là thỏa mãn ∀2 ∈ 0; 2 Vậy = 1 chính là điều kiện cần và đủ để phương trình (8) nghiệm đúng ∀2 ∈ 0; 2 Bài toán 9: Tìm Giải: để phương trình sau nghiệm đúng ∀2 ≥ 1 √2 − 22 + − 3 + 3= 2− 1 (9) 1 Điều kiện cần: Giả sử phương trình (9) nghiệm đúng ∀2 ≥ 1, điều này có... năng giải dạng bài tập này bằng phương pháp điều kiện cần và đủ không phải là chuyện ngày một ngày hai cho nên giáo viên cần phải tiến hành từ từ, từng bước, không nóng vội Tôi nghĩ rằng những điều chú ý trên ít nhiều cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh trong việc hình thành kỹ năng này Do đó giáo viên cần đặc biệt lưu tâm 2.2.3 Một số phương pháp khác để tìm điều kiện cần Phương pháp điều kiện. .. thuận lợi để xác định điều kiện cần Trong phần này, tôi xin giới thiệu các bài toán về phương trình chứa tham số có dấu hiệu sau đây: các bài toán đòi hỏi xác định giá trị của tham số làm cho phương trình được thỏa mãn với mọi giá trị của biến số thuộc một miền cho trước nào đó Với những loại bài toán này, phương pháp giải chúng như sau: Vì phương trình đã cho đúng ∀2 ∈ , nên khi thế một vài giá trị