SKKN ứng dụng tính chất đơn điệu của hàm số để giải phương trình, hệ phương trình THPT TRIỆU sơn 5

Một trong những kỹ năng biến đổi, giải phương trình, hệ - Trong chương trình toán THPT, cụ thể là phân môn Đại số và giải tích 10, 11, 12 các em học sinh đã được tiếp cận với phương trì

MỤC LỤC

PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI Trang 7

Chương III CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trang 10

PHẦN I: MỞ ĐẦU I/ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

- Căn cứ vào chủ trương đường lối, chính sách pháp luật của Đảng và nhà

nước, nghị quyết TW 4 khoá VII Căn cứ vào phương hướng, nhiệm vụ và kế hoạch chuyên môn của trường THPT Triệu Sơn 5 năm học 2012-2013

- Năm học 2012-2013, tôi được phân công trực tiếp giảng dạy các lớp 12 Đây

là năm học cuối cấp, lượng kiến thức lớn Bên cạnh đó là các em phải chuẩn bị cho ôn thi học sinh giỏi tỉnh, ôn thi đại học Đó là thách thức không nhỏ cho giáo viên nói chung và giáo viên toán nói riêng Giáo viên ôn tập học sinh giỏi và ôn thi đại học, phải tìm tòi những dạng toán theo cấu trúc thi những năm gần đây

và nâng cao chương trình SGK cũng rất nhiều dạng Đặc biệt những bài giải phương trình, hệ phương trình trong đề thi đại học, đề thi học sinh giỏi không phải là đơn giản cho học sinh Mà đòi hỏi học sinh phải có kỹ năng, kỹ xảo trong thuật toán biến đổi Một trong những kỹ năng biến đổi, giải phương trình, hệ

- Trong chương trình toán THPT, cụ thể là phân môn Đại số và giải tích 10,

11, 12 các em học sinh đã được tiếp cận với phương trình, hệ phương trình với nhiều phương pháp giải.Tuy nhiên trong thực tế các bài toán giải phương trình,

hệ phương trình rất phong phú và đa dạng và đặc biệt là trong các đề thi Đại học

- Cao đẳng và trung học chuyên nghiệp, các em sẽ gặp một lớp các bài toán về phương trình, hệ phương trình đòi hỏi sử dụng phương pháp hàm số để giải Chỉ

có số ít các em biết phương pháp giải nhưng trình bày còn lúng túng chưa được gọn gàng, sáng sủa, thậm chí còn không có hướng giải quyết Tại sao lại như vậy?

- Lý do chính ở đây là: Trong chương trình SGK Đại số và giải tích THPT hiện hành Phương trình, hệ phương trình được trình bày ở cả 3 khối Tuy nhiên đó là những dạng đơn giản, khác xa với đề thi Đại học, cao đẳng, đề thi học sinh giỏi Bài tập SGK đưa ra sau bài học cũng rất hạn chế Mặt khác do số tiết phân phối chương trình cho phần này ít nên trong quá trình giảng dạy, các giáo viên không thể đưa ra được nhiều bài tập cho nhiều dạng để hình thành kỹ năng giải cho học sinh Nhưng trong thực tế, để biến đổi và giải chính xác phương trình, hệ phương trình đòi hỏi học sinh phải nắm vững nhiều kiến thức, phải có tư duy ở mức độ cao và phải có năng lực biến đổi toán học nhanh nhẹn thuần thục.Ngoài ứng dụng tính đơn điệu của hàm số để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số thì tính chất này còn

được vận dụng để giải rất nhiều dạng toán như: Chứng minh bất đẳng thức, giải phương trình, hệ

phương trình, Những bài toán sử dụng phương pháp hàm số để giải thường có cách giải ngắn gọn, hay và độc đáo

Do lượng kiến thức toán được giảm tải ở bậc THPT, những bài tập ra trong SGK thông thường học sinh giải được bằng phương pháp biến đổi tương đương, phương pháp đặt ẩn phụ, Còn số lượng bài tập ứng dụng tính đơn điệu để giải rất ít, hạn chế và rất nghèo nàn Nhưng trong các kì thi tuyển sinh đại học, cao đẳng thì rất nhiều bài toán giải bằng phương pháp hàm số, cho nên việc trang bị cho học sinh giải bài toán bằng phương pháp hàm số là rất cần thiết Tôi xin

trình bày đề tài "Ứng dụng tính chất đơn điệu để giải phương trình, hệ

phương trình"

- Từ lý do chọn đề tài, từ cơ sở thực tiễn giảng dạy khối lớp 12 ở trường THPT, cùng với kinh nghiệm trong thời gian hơn 10 năm giảng dạy Tôi đã tổng hợp , khai thác và hệ thống hoá lại cách giải phương trình, hệ phương trình dựa vào kiến thức hàm số

- Học sinh cần nắm chắc định nghĩa và các tính chất của tính đơn điệu của hàm số

- Chứng minh đuợc các tính chất đơn điệu của hàm số (dùng định nghĩa hoặc định lý để chứng minh)

- Rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài tập bằng phương pháp hàm số

- Trang bị cho học sinh kiến thức vững vàng, chuẩn bị bước vào các kỳ thi học sinh giỏi, tuyển sinh đại học cao đẳng

-Học sinh có thể nhớ và khắc sâu thêm kiến thức liên quan đến hàm số ở các dạng toán khác có liên quan như giải bất phương trình, chứng minh bất đẳng thức, bài toán phương trình, hệ phương trình, bất phương trình chứa tham số…

- Qua nội dung của đề tài này tôi mong muốn sẽ cung cấp cho học sinh một

số

phương pháp tổng quát và một số kỹ năng cơ bản và phát hiện được đâu là điều kiện cần và đủ Học sinh thông hiểu và trình bày bài toán đúng trình tự,

f: đơn điệu f(x o )=0

đúng logic, không mắc sai lầm khi biến đổi Hy vọng đề tài nhỏ này ra đời

sẽ giúp các bạn đồng nghiệp cùng các em học sinh có một cái nhìn toàn diện

cũng như phương pháp giải một số các bài toán về giải phương trình, hệ phương trình bằng sử dụng tính chất đơn điệu

1 Cơ sở lí luận:

Để giải các dạng bài tập về giải phương trình, hệ phương trình bằng phương pháp sử dụng tính đơn điệu của hàm số thường dựa trên các nguyên tắc sau:

a Giải phương trình:

Bài toán: giải PT: “h(x) = g(x)” (1)

B1: Biến đổi phương trình (1) về dạng f(x) = 0 (2), với f(x) = h(x) – g(x)



 Để biến đổi phương trình (1) có dạng phức tạp thành phương trình : U(x)=V(x) có dạng đơn giản, đã có phương pháp giải, ta tiến hành như sau: Bước 1: Biến đổi phương trình (1) về dạng: f u x   f v x  

Bước 2: Chứng minh f là đơn điệu

b Giải hệ phương trình:

Bài toán: Giải hệ

Nếu một trong hai phương trình của hệ đưa về dạng:

f(x) = f(y) (1) hoặc ( f u x   f v y  

và f là một hàm đơn điệu thì:

2.Cơ sở thực tiễn:

Phương pháp “Ứng dụng tính đơn điệu của hàm số để giải phương trình , hệ

phương trình ” là một phương pháp có tính hiện đại, cách giải hay, mang tính

nhanh gọn và độc đáo

Do sự giảm tải của kiến thức ở bậc THPT mà số lượng bài tập SGK dùng phương pháp này để giải còn rất ít, SGK chỉ giới thiệu các dạng bài tập này mang tính chất tham khảo, do đó phương pháp này không phổ biến và bắt buộc

F(x,y) = 0

x = y

u(x) = v(y) G(x,y)= 0 (III)

Chính lẽ đó mà đại đa số học sinh sử dụng phương pháp này một cách máy móc hoặc chưa biết sử dụng

Đối với học sinh khá giỏi việc tiếp cận phương pháp này để giải toán là một vấn đề cần thiết giúp cho các em có kỹ năng, kỹ xảo trong việc giải bài tập bằng phương pháp hàm số đồng thời chuẩn bị cho các em một kiến thức vững vàng và đạt kết quả cao trong các kì thi đại học, cao đẳng

Đó là lí do tôi chọn đề tài này

III.Phương pháp nghiên cứu:

1 Kiến thức trang bị:

* Định nghĩa: cho f(x) xác định trên K

f: đồng biến trên K  x1x2K,x1x2  f(x1)  f(x2)

f: nghịch biến trên K  x1x2K,x1 x2  f(x1)  f(x2)

Với x1x2 K;f(x1 ) f(x2 )  x1 x2

pháp sau:

- Phương pháp 1: Dùng định nghĩa

+ Lấy x1x2 K,x1 x2, lập tỉ số

1 2

1

2 ) ( ) (

x x

x f x f A







+ Dựa vào dấu của A để suy ra tính đơn điệu

A>0: f đồng biến

A<0: f nghịch biến

- Phương pháp 2: Dùng định lý

, ,

( ) 0 ( ) 0

f x

f x







+ Tính chất 2: f nghịch biến trên K

, ,

( ) 0 ( ) 0

f x

f x



 



Nếu học sinh đã được học đạo hàm thì việc chứng minh tính đơn điệu của hàm

số khá đơn giản bằng phương pháp 2 Đối với học sinh chưa được học đạo hàm thì phải sử dụng định nghĩa, đối với các dạng hàm số phức tạp thì việc dùng định nghĩa để chứng minh là một điều khó

2 Phương pháp:

Sử dụng phương pháp hàm số để giải toán có thể tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Nhận dạng, biến đổi phương trình, hệ phương trình về dạng thích hợp

Bước 2: Thiết lập hàm số

Bước 3: Chứng minh hàm số đơn điệu (đồng biến hoặc nghịch biến)

Bước 4: Dựa vào tính chất đơn điệu của hàm số để kết luận

Trong các buớc trên Bước 1 là quan trọng nếu nhận dạng đuợc bài toán có thể sử dụng phuơng pháp hàm số để giải thì bài toán xem như đã có phuơng pháp giải

IV GIỚI HẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP:

- Số lượng bài tập SGK dùng phương pháp hàm số để giải rất ít nên phương pháp này không được phổ biến rộng khắp như phương pháp biến đổi tương đương, phương pháp đặt ẩn phụ

- Đại đa số học sinh không biết sử dụng tính đơn điệu để giải toán

- Các bài tập giải theo phương pháp này thường là các bài tập khó, có dạng không mẫu mực cho nên học sinh rất khó để nhận dạng Áp dụng chủ yếu cho học sinh lớp 11-12 khi đã học xong đạo hàm, học sinh ôn thi đại học và ôn thi học sinh giỏi

V KẾ HOẠCH THỰC HIỆN:

- Giáo viên nên dạy phương pháp này vào những tiết tự chọn hoặc những tiết bài tập chính khoá Giáo viên có thể cho học sinh nhiều bài tập về nhà để học sinh nghiên cứu, chuyên sâu tạo kỹ năng làm toán

- Giáo viên có thể dạy phương pháp này cho cả 3 khối 10, 11, 12, nhưng hiệu quả cao nhất là học sinh ở khối 12 Vì ở lớp cuối cấp học sinh được trang bị kiến thức về hàm số một cách khá đầy đủ

- Giáo viên dạy phương pháp này như một chuyên đề trong các lớp luyện thi đại học và ôn thi học sinh giỏi

VI THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Trong suốt thời gian trực tiếp giảng dạy tại trường THPT Triệu Sơn 5 từ năm

2002 đến nay

PHẦNII: NỘI DUNG

CHƯƠNG I: CỞ SỞ LÝ LUẬN

Nhiệm vụ trung tâm trong trường học THPT là hoạt động dạy của thầy và

hoạt động học của trò, xuất phát từ mục tiêu đào tạo “Nâng cao dân trí, đào

tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Giúp học sinh củng cố những kiến thức

phổ thông đặc biệt là bộ môn toán học rất cần thiết không thể thiếu trong đời sống của con người Môn Toán là một môn học tự nhiên quan trọng và khó với kiến thức rộng, đa phần các em ngại học môn này

- Muốn học tốt môn toán các em phải nắm vững những tri thức khoa học

ở môn toán một cách có hệ thống, biết vận dụng lý thuyết linh hoạt vào từng dạng bài tập Điều đó thể hiện ở việc học đi đôi với hành, đòi hỏi học sinh phải

có tư duy logic và cách biến đổi Giáo viên cần định hướng cho học sinh học và nghiên cứu môn toán học một cách có hệ thống trong chương trình học phổ thông, vận dụng lý thuyết vào làm bài tập, phân dạng các bài tập rồi tổng hợp các cách giải

- Do vậy, tôi mạnh dạn đưa ra sáng kiến kinh nghiệm này với mục đính giúp cho học sinh THPT vận dụng và tìm ra phương pháp giải khi gặp các bài toán giải phương trình, hệ phương trình được coi là không mẫu mực Tuy nhiên khi gặp bài toán giải phương trình, hệ phương trình, có nhiều bài toán đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng kết hợp nhiều kiến thức kĩ năng phân tích biến đổi

để đưa phương trình từ dạng phức tạp về dạng đơn giản

- Trong giới hạn của SKKN tôi chỉ hướng dẫn học sinh hai dạng phương trình, hệ phương trình thường gặp và một số bài toán vận dụng biến đổi cơ bản

và một số dạng bài toán thường gặp khi thi đại học, cao đẳng và ôn thi học sinh giỏi

Để dạy học sinh giải toán bằng phương pháp hàm số là một phương pháp khó, phương pháp này thường dùng để giải các bài tập khó có dạng không mẫu mực Để giúp cho hoc sinh phân tích bài toán và tìm ra phương pháp giải, tôi dạy học sinh tiến hành theo các bước sau đây:

Bước1: Nhận dạng, biến đổi phương trình, hệ phương trình về dạng thích hợp

Bước 2: Thiết lập hàm số.

Bước 3: Chứng minh hàm số đơn điệu (đồng biến hoặc nghịch biến) Bước 4: Dựa vào tính chất đơn điệu của hàm số để kết luận

1 Bước 1: Nhận dạng

Tôi xem đây là bước quan trộng nhất, bởi vì một bài toán nếu biết dùng tính chất đơn điệu cửa hàm số để giải thì bài toán xem như đã biết phương pháp giải Thông thường những bài toán dùng phương pháp này để giải ta nhận dạng như sau:

- Đối với phương trình, hệ phương trình không thể sử dụng phép biến đổi tương đương hoặc sử dụng phương pháp đặt ẩn phụ để tìm ra nghiệm bài toán

- Không thuộc vào dạng bài tập đã được học phương pháp giải được trình bày trong SGK phổ thông

- Mối liên hệ hai của hai vế của một phương trình, khác biệt nhau chúng ta

không thể dùng các phép biến đổi để đưa PT về dạng quen thuộc đã có phương pháp giải, chẳng hạn:

giải phương trình: 3x+4x=5x

Việc biến đổi lũy thừa để đưa về cùng cơ số hay đặt ẩn phụ sẽ không thực hiện được cho nên chúng ta phải nghĩ ngay đế việc nhẩm nghiệm và sử dụng phương pháp hàm số để chứng minh nghiệm duy nhất

Ta thấy vế trái của phương trình chứa lũy thừa, vế phải của phương trình chứa đa thức cho nên việc biến đổi thông thường để tìm ra nghiệm của bài toán là không thực hiện được, chính lẽ đó ta phải nghĩ ngay đến tính đơn điệu của hàm số để giải

2 Bước 2: Thiết lập hàm số:

Thực hiện bước này khá đơn giản, nhưng yêu cầu học sinh phải biết biến đổi phương trình, hệ phương trình về dạng thích hợp: f(x)=f(y); f(u(x))= f(v(y))… thì quy tắc f chính là hàm số ta cần xác lập

3 Bước 3: Chứng minh tính chất đơn điệu của hàm số

Để chứng minh tính đơn điệu của hàm số ta dùng hai phương pháp sau:

- Phương pháp 1: Dùng định nghĩa

+ Lấy x1,x2 thuộc K, x1 khác x2 , lập tỉ số

1 2

1

2 ) ( ) (

x x

x f x f A







+ Dựa vào dấu của A để suy ra tính đơn điệu

A>0: f đồng biến

A<0: f nghịch biến

- Phương pháp 2: Dùng đạo hàm

, ,

( ) 0 ( ) 0

f x

f x







+Tính chất 2: f nghịch biến trên K

, ,

( ) 0 ( ) 0

f x

f x



 



Nếu học sinh đã được học đạo hàm thì việc chứng minh tính đơn điệu của hàm

số khá đơn giản bằng phương pháp 2 Đối với học sinh chưa được học đạo hàm thì phải sử dụng định nghĩa, đối với các dạng hàm số phức tạp thì việc dùng định nghĩa để chứng minh là một điều khó

4 Bước 4: kết luận

- Nếu từ tính chất đơn điệu của hàm số ta suy ra được nghiệm của bài toán thì bài giải được kết thúc

- Nếu bài toán đã cho được biến đổi thành một bài toàn đơn giản hơn thì chúng ta phải tiếp tục dùng các phương pháp khác để giải cho đến khi tìm được nghiệm của bài toán thì dừng lại

CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI

- Học sinh trường THPT Triệu Sơn 5 nói riêng và một học sinh của các trường Bán Công mới sát nhập công lập nói chung đa số là học sinh được tuyển vào sau khi thi không đỗ vào các trường THPT công lập và hiện nay đã được thi tuyển nhưng do các em ở vùng nông thôn còn thiếu thốn về mọi mặt nên kiến thức THCS còn non yếu, tiếp thu bài còn chậm, chưa tự hệ thống được kiến thức Khi gặp các bài toán về phương trình, hệ phương trình, chưa phân loại và

định hình được cách giải, lúng túng khi biến đổi, trong khi đó phương trình, hệ phương trình loại này có rất nhiều dạng Nhưng bên cạnh đó chương trình THPT không nêu cách giải tổng quát cho từng dạng, thời lượng dành cho phần này là rất ít

- Qua việc khảo sát thi đại học, thi HSG lớp 12 từ năm 2010 và việc học tập, làm bài tập dạng phương trình, hệ phương trình có sử dụng phương pháp hàm số Tôi nhận thấy học sinh thường bỏ qua vì không có hướng giải Học sinh rất hoang mang khi gặp những bài phương trình, hệ phương trình mà trước kia là những bài dễ được điểm, thì bây giờ gặp không ít khó khăn vì phải sử dụng phương pháp hàm số để giải

hay, độc đáo giúp cho việc giải quyết vấn đề một cách nhanh gọn

tập ở dạng nâng cao, khó và thuộc dạng không mẫu mực cho nên học sinh rất khó nhận dạng và thiết lập tương quan hàm số

phương pháp này sử dụng rất hay nhưng không thể dạy phổ biến ở bậc THPT

bình và yếu, chỉ có hiệu quả cao đối với học sinh khá và giỏi

cách qua loa.Trong khi đó các đề thi tuyển sinh của một số năm gần đây hay đưa

ra những bài toán phải sử dụng phương pháp này để giải

CHƯƠNG III: CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Nhằm giúp cho học sinh có kĩ năng giải bài bằng phương pháp hàm số, giúp cho các em có kiến thức vững vàng và có kết quả cao trong các kì thi tuyển sinh

từ năm lớp 10, 11, 12 Giáo viên phải dựa vào trình độ của khối lớp để có thể đưa ra các dạng bài tập từ cấp độ thấp đến cấp độ cao mang tính vừa sức, giúp cho các em quen dần với phương pháp này

chuyên đề rõ ràng, học sinh biết nhận dạng và có kỹ năng làm bài tốt

CHƯƠNG IV: CÁC DẠNG TOÁN CỤ THỂ.