SKKN giúp học sinh lớp 9 giải bài toán tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của một biểu thức đại số nhằm nâng cao chất lượng thi vào THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁPHÒNG GD&ĐT YÊN ĐỊNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIÚP HỌC SINH LỚP 9 GIẢI BÀI TOÁN TÌM GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA MỘT BIỂU THỨC ĐẠI SỐ NHẰM NÂNG CAO

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

PHÒNG GD&ĐT YÊN ĐỊNH

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

GIÚP HỌC SINH LỚP 9 GIẢI BÀI TOÁN

TÌM GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA MỘT BIỂU THỨC ĐẠI SỐ NHẰM NÂNG CAO CHẤT

LƯỢNG THI VÀO THPT

Người thực hiện: Lê Thị Hùng Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THCS Định Công SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Toán

MỤC LỤC

Trang

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng 3

2.3 Các giải pháp và biện pháp thực hiện 3

Phần I: Ôn tập và bổ sung một số kiến thức 3

Phần II: Các phương pháp giải bài toán tìm GTLN(Max), GTNN(Min) của một biểu thức 5

Phần III: Phân loại một số dạng toán tìm GTLN, GTNN của một biểu thức 10

Phần IV: Những sai lầm học sinh thường mắc phải 19

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 20

3 KẾT LUẬN * Bài học kinh nghiệm 21

3.1 Kết luận 22

3.2.Kiến nghị 22

1

ĐỀ TÀI:

GIÚP HỌC SINH LỚP 9 GIẢI BÀI TOÁN TÌM GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA MỘT BIỂU THỨC ĐẠI SỐ NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI VÀO THPT

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài.

Như chúng ta đã biết: Với xu thế phát triển của xã hội nói chung và sự pháttriển của khoa học nói riêng, con người cần phải có một tri thức, một tư duy nhạybén để nắm bắt và sử dụng những tri thức đó trong cuộc sống hằng ngày Muốn cónhững tri thức đó con người cần phải học, nhà trường là một trong những nơi cungcấp những hành trang đó Toán học là môn học cơ bản Thông qua việc học toán,học sinh có thể nắm vững được nội dung toán học và phương pháp giải toán mà từ

đó vận dụng vào các môn khoa học khác, đặc biệt là các môn khoa học tự nhiên.Toán học là cơ sở cho mọi ngành khoa học khác vì vậy có vai trò quan trọng trongdạy học ở trường phổ thông, đòi hỏi người thầy phải có nghệ thuật sáng tạo, đổimới phương pháp dạy học để đáp ứng nhu cầu học của học sinh

Nâng cao chất lượng giáo dục trong nhà trường trung học cơ sở là nhiệm vụxuyên suốt của mỗi giáo viên nói riêng và mỗi nhà trường nói chung, trong đó chấtlượng lớp 9 là cơ sở đánh giá của quá trình giáo dục ở cấp trung học cơ sở

Là một giáo viên dạy toán lâu năm ở trường THCS bản thân luôn trăn trở làmthế nào để nâng cao chất lượng bộ môn Để làm được điều đó mỗi giáo viên cần đổimới phương pháp giảng dạy, tích cực kiểm tra, theo dõi sát việc học tập của họcsinh Qua đó, cần phải uốn nắn giải đáp vướng mắc cho các em, điều chỉnh phươngpháp giảng dạy sao cho học sinh dễ học, dễ nhớ, khắc sâu được kiến thức

Trong chương trình toán học ở trường THCS không có bài học về “Giúphọc sinh lớp 9 giải bài toán tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của một biểu thức đại

số nhằm nâng cao chất lượng thi vào THPT” Tuy nhiên trong hệ thống các bàitập đặc biệt là trong các đề thi học sinh giỏi, học sinh thi tuyển sinh vào lớp 10chúng ta lại bắt gặp khá nhiều dạng toán này Trong năm học 2017 – 2018 dưới

sự phân công của nhà trường, tôi trực tiếp giảng dạy môn toán 9 và thấy việctiếp cận các bài toán dạng này của các em còn rất lúng túng, thậm chí các emcòn chưa hiểu rõ mình phải làm gì trước câu hỏi đặt ra của đề bài Vì thế tôi đã

cố gắng tìm tòi và phát hiện ra ngay từ các lớp dưới các em đã không được làmquen với các khái niệm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất

Để giúp học sinh có một công cụ để giải quyết các vấn đề tồn tại trên, tôimạnh dạn đưa ra “Giúp học sinh lớp 9 giải bài toán tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhấtcủa một biểu thức đại số nhằm nâng cao chất lượng thi vào THPT” với mongmuốn giúp các em trút bỏ được nỗi băn khoan, lo lắng khi tiếp cận với hệ thốngcác bài tập dạng này

Trong quá trình thực hiện đề tài với kiến thức và kinh nghiệm còn khiêmtốn chắc nội dung của sáng kiến còn chưa phong phú và không thể tránh khỏinhững sai sót Rất mong nhận được sự đóng góp chân thành của đồng nghiệp đểsáng kiến được hoàn thiện hơn giúp ích cho việc dạy và học toán

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài nhằm củng cố cho học sinh, đặc biệt là học sinh khá, giỏi môn toánlớp 9 một số kiến thức để giải một số dạng toán tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏnhất của một biểu thức đại số Cũng từ đó mà phát triển tư duy lôgic cho họcsinh, phát triển năng lực giải toán cho các em, giúp các em nhận biết và tránhnhững sai lầm khi giải toán để bài giải của các em hoàn thiện hơn, chính xáchơn, không những vậy mà còn giúp các em tự tin hơn khi học toán

Đề tài cũng nhằm giúp cho giáo viên có thêm một tư liệu, cẩm nang bổích để thực hiện nhiệm vụ dạy học sáng tạo, có hiệu quả

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

- Một số phương pháp tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất (cực trị)

- Một số dạng toán về tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của một biểu thức đại

số trong chương trình đại số lớp 8 và lớp 9

- Phân tích, nhận xét, đánh giá những sai lầm mà học sinh thường mắc phải và rút ra bài học kinh nghiệm

Trong phạm vi giới hạn tôi chỉ đi sâu vào nghiên cứu một số phươngpháp chung cơ bản nhất, nhằm cung cấp cho các em kiến thức cơ bản nhất vềgiá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của một biểu thức đại số

1 4 Các phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu: Tìm hiểu nghiên cứu sách giáo khoa, sách tham khảo, tài liệu bồi dưỡng, …

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế, thu thập thông tin

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm ở những lớp học sinh trước để rút kinh nghiệm cho lớp học sinh sau

2 NỘI DUNG

2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN.

Năm học 2017 - 2018 là năm học mà toàn ngành tổ chức phong trào thi đuavới chủ đề “Đổi mới, sáng tạo trong dạy và học” nhằm tiếp tục triển khai có hiệuquả Nghị quyết 29- NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ươngkhóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo Động viên cán bộquản lý, nhà giáo, người lao động trong toàn Ngành thể hiện bằng những việclàm cụ thể, thiết thực để đổi mới, sáng tạo trong công tác, hoạt động dạy và họccủa nhà giáo và học sinh, sinh viên, tạo bước chuyển biến mới về nâng cao chấtlượng giáo dục và đào tạo - thực hiện nhiệm vụ phát triển nguồn nhân lực, nhất

là nguồn nhân lực chất lượng cao

Trường THCS là cơ sở giáo dục của bậc trung học, là bậc nối tiếp của bậctiểu học trong hệ thống giáo dục quốc dân Trường THCS có vai trò, vị trí lớnlao trong việc thực hiện mục tiêu, nhiệm vụ giáo dục trong thời đại mới - thờiđại công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Trường THCS tạo những cơ sở ban đầu rất quan trọng và bền vững cho trẻ em,

ở đó các em được trang bị các kiến thức cơ bản trong mọi lĩnh vực nói chung vàlĩnh vực khoa học tự nhiên nói riêng trong đó có toán học - toán học giữ vai trò hếtsức quan trọng, nó sẽ là hành trang xuyên suốt cả cuộc đời con người Toán họcđược hình thành và phát triển trong các em ngay từ bậc tiểu học và phát triển sâu

3

hơn, cao hơn bậc trung học, ở trường THCS nó lại là tiền đề để các em hoànthiện hơn ở cấp học tiếp theo.

Trong trường THCS các em đã được hình thành và ngày càng hoàn thiện cáckhái niệm, tiên đề, định nghĩa, tính chất, mệnh đề toán học Các kiến thức vềtoán học này sẽ tiếp tục theo các em tiến bước lên cấp học, bậc học trên Trongphạm vi đề tài tôi chỉ đề cập “Giúp học sinh lớp 9 giải bài toán tìm giá trị lớnnhất, nhỏ nhất của một biểu thức đại số nhằm nâng cao chất lượng thi vàoTHPT” nhằm trang bị cho các em những khái niệm cơ bản về toán cực trị để tạotiền đề cho các em bước vào trường THPT và bậc học cao hơn

2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG.

Mặt khác bài toán cực trị lại là một bài toán khó và đa dạng, học sinh không

dễ dàng tiếp cận ngay được, mà phải có một thời lượng nhất định và đặc biệt làngười giáo viên phải biết truyền đạt nội dung đó như thế nào để trong một thờilượng nhất định đó học sinh có thể tiếp nhận được

b Thực trạng của học sinh.

Qua kiểm tra cho thấy khả năng giải bài toán tìm cực trị của các em không cao,các em thường nghĩ giải xong một bài toán là xong một công việc mà không nghĩđược rằng bài toán đó có ý nghĩa như thế nào và như thế khi gặp một bài toán cóphương pháp giải tương tự các em lại lúng túng không biết tháo gỡ ra sao.… Bêncạnh đó còn có những giáo viên chưa chú trọng đi sâu vào nội dung một cáchlôgíc, hệ thống, từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp nên việc tiếp nhận kiếnthức của học sinh gặp nhiều khó khăn thậm chí học sinh còn rất mơ màng, lúngtúng, không đưa ra được lời giải hợp lí và tính chính xác của toán học Vì vậykết quả của học sinh lớp 9 trong năm học 2016-2017 như sau:

số HS

2.3 CÁC GIẢI PHÁP VÀ BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THỰC HIỆN

PHẦN I ÔN TẬP VÀ BỔ SUNG MỘT SỐ KIẾN THỨC

Đây là một yêu cầu hết sức quan trọng trong lời giải toán cực trị, bởi việcnắm bắt các kiến thức này giúp học sinh đánh giá, nhận xét một bài toán từ đótìm tòi lời giải một cách hợp lý nhất Cụ thể là: người thầy phải cho học sinh hệthống lại một số đẳng thức

1 a2 0 với mọi a R: Tổng quát a2k 0 với mọi a R (k z+) Dấu đẳng thức xảy ra khi

và chỉ khi a = 0

2 - a2 0 với mọi a R: Tổng quát - a2k 0 với mọi a R (k z+) Dấu đẳng thức xảy ra

6. a aa Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a = 0

7. a ba b Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi ab0

8. a2 + b2 2ab Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a = b

9. a b; ab 0 1a b1 Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a = b

nthức xảy ra khi và chỉ khi a1 = a2 = = an

Việc xét dấu của nhị thức bậc nhất có nhiều ứng dụng như: giải bất

phương trình tích bằng cách xét dấu các nhân tử của tích Nếu số nhân tử âm màchẳn thì tích dương, ngược lại tích sẽ âm Khử dấu giá trị tuyệt đối nhờ xét từngkhoảng giá trị của biến

PHẦN II CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TÌM GTLN(MAX),

GTNN(MIN) CỦA MỘT BIỂU THỨC.

5

* Định nghĩa 1: Cho một biểu thức f(x;y;…) xác định trên miền D ta nói M

là giá trị lớn nhất(GTLN) của f(x;y;…) trên D nếu thỏa mãn hai điều kiện:

- Với mọi x; y; … thuộc D thì f(x;y;…) M với M là hằng số

- Tồn tại x0; y0; … thuộc D sao cho f(x;y;…) = M

* Định nghĩa 2: Cho một biểu thức f(x;y;…) xác định trên miền D Ta nói m

là giá trị nhỏ nhất(GTNN) của f(x;y;…) trên D nếu thỏa mãn hai điều kiện:

- Với mọi x; y; … thuộc D thì f(x;y;…) m với m là hằng số -

Tồn tại x0; y0; … thuộc D sao cho f(x;y;…) = m

Như vậy khi tìm GTLN, GTNN của một biểu thức, giáo viên phải lưu ýcho học sinh giải quyết hai điều kiện, nếu thiếu một trong hai điều kiện trên thì

sẽ chưa kết luận gì về cực trị của một biểu thức

Để học sinh tiếp cận một cách dễ dàng, giáo viên nên cho học sinh nắm bắt vấn

đề từ dễ đến khó, từ những phương pháp đơn giản nhất với những bài toán đưa racũng đơn giản nhất nhằm thu hút sự chú ý của học sinh và đặc biệt là tạo hứng thúhọc tập cho học sinh Chính vì lẽ đó, tôi đã đưa ra một số phương pháp sau:

* y = f(x) = m + g(x) 2k(k z+) và m là một hằng số Khi đó ta có: y mGNLN của y bằng m khi và chỉ khi g(x) = 0 Giải phương trình g(x) = 0 ta tìm được giá trị của x0.

Sau khi học sinh đã nắm được vấn đề cần giải quyết, giáo viên đưa ra ví dụminh họa cho việc làm

phân thức cùng tử, tử và mẩu đều dương)

Do đó D 3

Vậy MaxD 34 khi x= 1 3

Chú ý: Sẽ không chính xác nếu lập luận rằng D có tử là hằng số nên D lớn nhất khi mẩu nhỏ nhất.

Lập luận trên có thể dẫn tới sai lầm, chẳng hạn với phân thức x2 1

3

7

Mẩu thức x 2 – 3 có GTNN là -3 khi x = 0 nhưng với x = 0 thì 1 1

Vậy GTNN của A bằng – 1 khi x = 2

(Chú ý: Có thể giải theo phương pháp miền giá trị)Với phương pháp này, tùy vào từng bài cụ thể giáo viên cho học sinh nhậnxét và tìm cách thêm bớt, hoặc tách các hạng tử một cách thích hợp, nhằm xuấthiện dạng tổng quát Chẳng hạn với ví dụ trên, do x2 + 1 > 0

c Phương pháp sử dụng bất đẳng thức côsi và bất đẳng thức Bunhiacôpxki.

Việc sử dụng bất đẳng thức côsi và bất đẳng thức Bunhiacopxki vào giải bàitoán tìm GTLN, GTNN là rất tiện lợi Song muốn đạt được điều này đòi hỏigiáo viên phải cho học sinh nắm chắc phần chứng minh bất đẳng thức và khaithác trên điều kiện bài toán, nhất là phải biết nhìn nhận, đánh giá nội dung đề bàimột cách linh hoạt và khéo léo

Ở ví dụ này cần chú ý học sinh thấy được trong các trường hợp ta xét x 1 x

7 và x 7 x 9 thì không tìm được giá trị của x thỏa mãn để biểu thức

đạt GTNN

Ngoài phương pháp sử dụng hằng đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối trên,các em có thể sử dụng phương pháp xét khoảng giá trị của biến Chẳng hạn nhưđối với ví dụ trên ta có:

9

2 Phương pháp sử dụng miền giá trị (tập giá trị của biểu thức.)

Cho biểu thức f(x) xác định trên miền D Gọi m là một giá trị của f(x) ứng vớimột giá trị nào đó của x, như vậy sẽ tồn tại giá trị của x thuộc miền D sao cho f(x)

= m hay phương trình f(x) = m có nghiệm

Từ điều kiện có nghiệm của phương trình f(x) = m Ta sẽ tìm GTNN, GTLN Tacũng xem f(x) là một hàm số thì việc tìm GTNN, GTLN của f(x) nghĩa là tìmcận trên cận dưới của tập giá trị của hàm số đó

Vậy Min B = 21 x 1

10

Max B = 52 x 1

Từ hai ví dụ trên ta thấy phương pháp này rất hiệu quả, một lúc chúng ta

có thể tìm được đồng thời cả GTLN, GTNN Tuy nhiên để sử dụng đượcphương pháp này, giáo viên phải cho học sinh nắm vững được dấu của nhị thức

và dấu của tam thức bậc hai (giải bất phương trinh tích)

Trên đây là hai phương pháp cơ bản để tìm cực trị của một biểu thức đại số

mà các em được biết trước khi chúng em dùng đạo hàm

PHẦN III PHÂN LOẠI MỘT SỐ DẠNG TOÁN TÌM GTLN, GTNN

CỦA MỘT SỐ BIỂU THỨC THƯỜNG GẶP.

Trước khi cho học sinh giải được các bài toán cực trị không mẫu mực thìnên cho học sinh tiếp cận với một số bài toán thường gặp sau

Phương pháp chung để giải loại toán này là : Biến đổi về dạng lũy thừa bậcchẵn: m f x 2k (k z ) cụ thể là

Vì (x - 2)2 0 với x Vậy Min A(x) = 2 khi x = 2

2 Dạng 2: Tìm GTLN, GTNN của biểu thức bậc cao

Đối với dạng bài tập này có thể hướng dẫn học sinh đổi biến để đưa về dạng tam thức bậc hai, hoặc biến đổi trực tiếp về lũy thừa bậc chẵn

Max C = 3 y = 1 hay x 1 = 1 x - 1 = 1 x = 0 hoăc x = 2

Vậy Max C = 3 x = 0 hoăc x = 2

4 Dạng 4 Tìm GTLN, GTNN của một phân thức.

Trong dạng này có thể phân loại cho học sinh thấy được phân thức có tử làmột hằng số, mẫu là một tam thức bậc hai, hoặc phân thức có mẫu là một bìnhphương, hoặc căn cứ vào từng bài cụ thể mà lựa chọn cách phù hợp với mụcđích biến đổi về dàng A(x)k2 0 hoÆc A(x)k2 0

VD 1: Tìm GTLN của biểu thức A(x) 3x2 6x 10x 2

2x 3

HD Giải:

12

Vì D có nghĩa với mọi x nên gọi m là một giá trị của biểu thức ứng với mộtgiá trị nào đó của x Như vậy tồn tại một giá trị của x sao cho.

2 x 1 = m ( nghĩa là phương trình 2 x 1 = m có nghiệm)

5 Dạng 5 Biểu thức chứa nhiều biến.

Dạng này khi mới nhìn thấy đề ra học sinh thường thấy khó khăn vì đa thức có nhiều biến không biết tiến hành thế nào Do đó giáo viên cần hướng dẫn học

sinh cách chọn biến chính và vận dụng hằng đẳng thức a b 2 hoặc a b 2

Dạng tổng quát: f(x,y) = ax2 + by2+cxy + dx + ey + f.

Vậy Min A=2 khi m=-3; p=1

VD 2: Tìm các giá trị của x, y, z sao cho biểu thức sau đây đạt giá trị nhỏ nhất

P(x, y, z) = 19x2 + 54y2 + 16z2 - 16xz - 24yz + 36xy + 5

HD Giải:

Khi gặp một biểu thức chứa nhiều biến số, ta cấn biến đổi biểu thức đã cho

về tổng các biểu thức không âm

Ta có: P(x, y, z) = (9x2 + 36xy + 36y 2) + (18y 2 - 24yz + 8z2) +(8x2

-16xy+8z2) + 2x2 + 5 = 9(x+2y)2 + 2(3y - 2z)2 + 8(x - z)2 + 2x2 + 5

VD 3: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: