ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN THỊ THU HÀ
MÔNG THÙY LINH
ĐỖ THỊ HUYỀN TRANG
RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI TOÁN BẤT ĐẲNG THỨC
VÀ BẤT PHƯƠNG TRÌNH CHO HỌC SINH THPT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM SỐ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Thái Nguyên – 2015
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN THỊ THU HÀ
MÔNG THÙY LINH
ĐỖ THỊ HUYỀN TRANG
RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIẢI TOÁN BẤT ĐẲNG THỨC
VÀ BẤT PHƯƠNG TRÌNH CHO HỌC SINH THPT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM SỐ
Mông Thùy Linh
Đỗ Thị Huyền Trang
ii
MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ .......................................................................................................... i
Lời cảm ơn ............................................................................................................. ii
Mục lục ................................................................................................................. iii
Danh mục chữ viết tắt .............................................................................................. v
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Lí do chọn đề tài .................................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 3
5. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu ................................................... 3
6. Giả thuyết khoa học ............................................................................................. 3
7. Dự kiến cấu trúc của đề tài .................................................................................. 4
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .................................................. 6
1.1. Kỹ năng và kỹ năng giải toán cho HS THPT .................................................. 6
1.1.1. Kỹ năng ......................................................................................................... 6
1.1.2. Kỹ năng giải toán ........................................................................................... 9
1.2. Hàm số và quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường THPT ................ 14
1.2.1. Khái niệm hàm số ........................................................................................ 14
1.2.2. Quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường phổ thông .......................... 15
1.3. Thực tiễn rèn luyện kỹ năng giải bài toán BĐT và BPT cho HS THPT
theo quan điểm hàm số. ......................................................................................... 16
1.3.1. Thực trạng việc dạy học giải BPT và BĐT theo quan điểm hàm số ở
2.4. Kết luận chương 2. ......................................................................................... 59
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 61
iv
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI
STT
Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
1
BĐT
bất đẳng thức.
2
BPT
bất phương trình.
3
GTLN
trung học phổ thông
9
HS
học sinh
10
TXĐ
tập xác định
v
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Ngày nay, nước ta đang trên đà thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước. Trải qua hơn 20 năm đổi mới, nền giáo dục nước ta đã có những thay đổi
đáng kể. Tuy nhiên, công cuộc đổi mới giáo dục vẫn luôn là một nhiệm vụ cấp bách
và được đặt lên trên hết. Nghị quyết 29.NQ/TW về đổi mới căn bản và toàn diện
giáo dục đã chỉ ra cần: “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của
giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất và năng lực người
học”.
Chính vì vậy, giáo dục và đào tạo luôn được Đảng và Chính phủ ta coi là
quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân. Đầu tư cho
trình Toán ở trường trung học phổ thông như sau:
-
Nghiên cứu hàm số được coi là nhiệm vụ chủ yếu suốt chương trình bậc
phổ thông ;
-
Phần lớn chương trình Đại số và Giải tích giành cho việc trực tiếp
nghiên cứu hàm số ;
-
Cấp số cộng và cấp số nhân được nghiên cứu như những hàm số của đối
số tự nhiên;
-
Lượng giác chủ yếu nghiên cứu những hàm số lượng giác, còn phần công
thức biến đổi được giảm nhẹ ;
-
Bất đẳng thức và bất phương trình đươc trình bày liên hệ chặt chẽ với
hàm số ;
Vì vậy việc phát triển tư duy hàm có ý nghĩa quan trọng trong dạy học môn
Toán, nó vừa là yêu cầu của việc dạy học môn Toán, vừa là điều kiện để nâng cao
chất lượng dạy học môn toán. Việc dạy học các kiến thức môn Toán trình bày theo
tư tưởng hàm số có tác dụng tốt cho việc phát triển tư duy hàm cho HS. Đồng thời
- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Tìm hiểu, nghiên cứu các đề tài về dạy
học theo quan điểm hàm, phương pháp dạy học môn toán và các tài liệu khác liên
quan đến đề tài.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra và khảo sát thực trạng
dạy học Toán chủ đề BPT và BĐT theo quan điểm hàm số ở THPT hiện nay.
5. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu
Khách thể nghiên cứu: Tình hình dạy học toán ở trường THPT hiện nay.
Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học bất phương trình và bất đẳng
thức và phương pháp giải toán bất phương trình và bất đẳng thức bằng phương pháp
hàm số ở trường trung học phổ thông hiện nay.
6. Giả thuyết khoa học
3
Nếu xây dựng được các biện pháp sư phạm và sử dụng các biện pháp đó
nhằm rèn luyện kỹ năng giải bài toán bất đẳng thức và bất phương trình theo quan
điểm hàm số cho HS THPT trong quá trình dạy học sẽ góp phần nâng cao chất
lượng dạy học môn toán và đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay.
7. Dự kiến cấu trúc của đề tài
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, nội dung của đề tài gồm 3 chương:
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1. Kỹ năng và kỹ năng giải toán cho HS THPT
1.1.1. Kỹ năng
của biểu thức bằng phương pháp hàm số
2.3. Rèn luyện một số kỹ năng giải bất phương trình theo quan điểm hàm.
2.3.1. Rèn luyện kỹ năng giải bất phương trình bằng phương pháp vận dụng
khái niệm TXĐ và tập giá trị.
2.3.1. Rèn kỹ năng giải bất phương trình thông qua sử dụng tính đơn điệu
của hàm số
2.3.3. Rèn kỹ năng giải bất phương trình bằng phương pháp sử dụng đạo
hàm và xét sự biến thiên
2.4. Kết luận chương 2.
5
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1. Kỹ năng và kỹ năng giải toán cho HS THPT
1.1.1. Kỹ năng
1.1.1.1. Khái niệm kỹ năng
Có nhiều cách định nghĩa khác nhau. Những định nghĩa này thường bắt
nguồn từ quan niệm chuyên môn và góc nhìn cá nhân của mỗi người viêt. Tuy
nhiên tất cả chúng ta đều thừa nhận rằng kỹ năng được hình thành khi chúng
ta áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Kỹ năng học được do quá trình lặp đi lặp
lại một hoặc một nhóm hành động nhất định nào đó. Kỹ năng luôn có chủ
đích và định hướng rõ ràng.
Theo Tâm lý học đại cương: ”Kỹ năng là năng lực sử dụng các dữ kiện,
các tri thức hay khả năng sẵn có, năng lực vận dụng chúng để phát hiện những
thuộc tính bản chất của các sự vật và giải quyết thành công nhiệm vụ lí luận
hay thực hành xác định” (xem [ 8 ]).
Theo Tâm lý học lứa tuổi và Tâm lý học sư phạm: ”Kỹ năng là khả
năng vận dụng kiến thức (khái niệm, cách thức, phương pháp…) để giải
b) Các đặc điểm cơ bản của kỹ năng:
Theo [7], kỹ năng có các đặc điểm cơ bản sau:
Bất cứ kỹ năng nào cũng phải dựa trên cơ sở lý thuyết, đó là kiến thức, bởi
vì cấu trúc của kỹ năng bao gồm: hiểu mục đích, biết cách thức đi đến kết quả, hiểu
những điều kiện để triển khai các cách thức đó.
Kiến thức là cơ sở của các kỹ năng khi các kiến thức đó phản ánh đầy đủ
các thuộc tính bản chất của đối tượng, được thực nghiệm trong thực tiễn và tồn tại
trong ý thức với tư cách của hành động.
Kỹ năng của con người không phải là yếu tố bất biến trong suốt cuộc đời mà
phụ thuộc vào người học thông qua hoạt động của họ trong mối quan hệ của họ với
cộng đồng.
Giải một bài toán cần tiến hành một hệ thống các hành động có mục đích. Do
đó chủ thể giải toán cần phải nắm vững tri thức về hành động thực hiện hành động
7
theo các yêu cầu cụ thể của tri thức đó biết hành động có kết quả trong những điều
kiện khác nhau. Có thể hiểu “ kỹ năng giải toán là khả năng vận dụng có mục đích
những tri thức và kinh nghiệm đã có vào giải những bài toán cụ thể, thực hiện có kết
quả một hệ thống hành động giải toán để đi đến lời giải một cách khoa học.”
Để hình thành được kỹ năng trước hết cần có kiến thức làm cơ sở cho việc
hiểu biết, luyện tập từng thao tác riêng rẽ cho đến khi thực hiện được hành động
theo đúng mục đích yêu cầu. Kỹ năng chỉ được hình thành thông qua quá trình tư
duy để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra. Sự dễ dàng hay khó khăn khi vận dụng
kiến thức (hình thành kỹ năng ) tùy thuộc vào khả năng nhận dạng kiểu toán, phát
hiện nhìn thấy trong các dữ liệu đã cho của bài toán, có những thuộc tính những
quan hệ là bản chất để thực hiện giải bài toán đã cho.
Ví dụ 1: Giải bất phương trình.
Giải một bài toán là tiến hành hành động có mục đích, vì thế chủ thể
bài toán còn phải nắm vững tri thức về hành động, thực hiện hành động theo
yêu cầu cụ thể của tri thức đó, biết hành động có hiệu quả trong những điều
kiện khác nhau. Trong giải toán, theo tôi kỹ năng giải toán của HS đó là khả
năng vận dụng có mục đích những tri thức và kinh nghiệm đã có vào những
bài toán cụ thể, thực hiện có kết quả một hệ thống hành động giải toán để đi
đến lời giải bài toán một cách khoa học.
Để thực hiện tốt môn Toán ở trường THPT, một trong những yêu cầu
được đặt ra là: “Về tri thức, kĩ năng, cần chú ý những tri thức, phương pháp,
đặc biệt là tri thức có tính chất thuật toán và những kĩ năng tương ứng. Chẳng
hạn: tri thức và kĩ năng giải bài toán bằng cách lập phương trình, tri thức, kĩ
năng chứng minh toán học, kĩ năng hoạt động và tư duy hàm.” .
Kỹ năng giải toán là khả năng vận dụng các tri thức toán học để giải
các bài tập toán bằng suy luận hay chứng minh.
Cần chú ý là tùy theo nội dung kiến thức toán học mà có những yêu
cầu rèn luyện kĩ năng khác nhau.
1.1.2.2. Vấn đề rèn luyện kỹ năng giải toán cho HS THPT
Theo Nguyễn Bá Kim ([ 9 ]) một trong các mục tiêu quan trọng của
việc DH Toán ở trường phổ thông là “Trang bị tri thức, rèn luyện kĩ năng, đặc
9
biệt là kĩ năng tư duy cho HS”. Như vậy, việc truyền đạt kiến thức và rèn
luyện kỹ năng giải toán cho HS THPT được coi là nhiệm vụ quan trọng. Rèn
luyện kỹ năng nói chung và kỹ năng toán học nói riêng là một yêu cầu quan
trọng, nó đảm bảo mối liên hệ giữa học và hành. Thực tiễn cho thấy, việc dạy
học sẽ không đạt kết quả cao nếu HS chỉ biết học thuộc lòng các khái niệm,
định nghĩa, định lý mà không biết áp dung để giải các bài toán khác nhau.
dung bài toán, đề xuất định hướng giải quyết bài toán.
Kỹ năng phân tích
Kỹ năng sử dụng thông tin
Ví dụ 2: Giải bất phương trình
7x 3
x 1
6 x 4 (1)
x 1
HS thực hiện lời giải này như sau:
Điều kiện: x ≠ 1
(1) 7 x 3 (x-1) 6 x 4 (x-1)
x 1
x 1
7x-3 6x -4
x -1
Đối chiếu với điều kiện có nghiệm của phương trình là:
x (-1; 1) (1; )
Thực tế HS đã mất cảnh giác khi nhân 2 vế của phương trình (1) với
f(x) = x – 1 mà không quan tâm tới dấu của f(x) điều này ảnh hưởng trực tiếp
đến chiều của BPT dẫn tới kết quả bài toán sai.
Như vậy việc nắm vững các định lý về biến đổi BPT là quan trọng và
cần thiết . Cần đưa ra những bài tập để HS có thể vận dụng các phép biến đổi
tương đương này thành thạo.
Làm rõ sự giống nhau và khác nhau giữa phép biến đổi tương đương
BPT bới phép biến đổi tương đương trong phương trình và tránh sai lầm khi
áp dụng.
(1)
x 1
2
2 + x 1 >
3 x
2
2 + 3 x (2)
Xét hàm số: y= f(t) = t 2 2 + t trên đoạn [0 ; 2 ] ( VÌ x [1; 3 ] )
f’(t) =
t
t2 2
+
1
> 0 với mọi t [0 ; 2 ]
2 t
=> f đồng biến trên [0 ; 2 ]. Do đó từ (2) ta có:
12
+ Nhìn nhận bài toán dưới nhiều khía cạnh khác nhau, từ đó so sánh
các cách giải với nhau để hiểu sâu sắc và vận dụng hợp lý kiến thức.
+ Quan sát tỉ mỉ và chú ý tìm ra đặc điểm bài toán.
+ Tích cực suy nghĩ, tìm tòi cách giải ngắn gọn trong khi giải toán.
Thực tế, trong học tập HS không chỉ gặp những bài toán đơn giản, tuân theo
phương pháp và các bước làm rõ ràng mà còn gặp khá nhiều bài toán phức
tạp, không có phương pháp sẵn. Đòi hỏi HS phải suy nghĩ tìm ra cách giải
ngắn gọn, chặt chẽ và độc đáo.
Vì vậy, song song với việc truyền thụ tri thức toán học thì việc rèn
luyện các kỹ năng cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó góp phàn bồi
dưỡng tư duy Toán học cho HS.
1.2. Hàm số và quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường THPT
1.2.1. Khái niệm hàm số
Khái niệm hàm số đã được nhắc đến ở chương trình môn Toán cấp
THCS, và đến chương trình cấp THPT thì vấn đề này vẫn tiếp tục được
nghiên cứu. Ở lớp 10 HS vẫn tiếp tục được nghiên cứu về hàm số. Ở đây
SGK giới thiệu lại khái niệm hàm số 1 cách chính xác hơn, có đề cập đến tập
xác định của hàm số, đồng thời đưa ra các khái niệm hàm số đồng biến,
nghịch biến, hàm số chẵn, lẻ, và giới thiệu thêm 1 phương pháp nghiên cứu
hàm số là khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của chúng. SGK trình bày đầy
đủ về 2 hàm số y =ax + b và y = ax2+bx+c, ngoài ra SGK còn giới thiệu thêm
về hàm số y = ax + b| .
Khái niệm hàm số đã được giới thiệu ở chương trình toán lớp 7, vì vậy
ở đây
SGK lớp 10 không xuât phát từ ví dụ mà giới thiệu ngay định nghĩa và
cho ví dụ minh họa.
Định nghĩa trang 32- SGK Đại số 10 “Giả sử có 2 đại lượng biến
thiên x và y, trong đó x nhận giá trị thuộc tập D. Nếu với mỗi giá trị của x
một biểu thức Toán học (hàm số cho bởi công thức) và đồ thị là hai trong
những hệ thống biểu đạt phổ biến nhất. Khi đã biết biểu thức xác định hàm số,
ta có thể dùng công cụ của giải tích đại số để nghiên cứu các tính chất và phác
15
thảo đồ thị của nó. Ngược lại, nhìn vào đồ thị ta có thể đọc được các tính chất
của đồ thị như : chiều biến thiên trong từng khoảng, tính chẵn lẻ, tính tuần
hoàn, tính bị chặn, giá trị cực đại, cực tiểu…
1.3. Thực tiễn rèn luyện kỹ năng giải bài toán BĐT và BPT cho HS
THPT theo quan điểm hàm số.
1.3.1. Thực trạng việc dạy học giải BPT và BĐT theo quan điểm hàm số ở
trường phổ thông.
Do số tiết học chủ đề BĐT và BPT ở trên lớp còn ít nhưng khối
lượng tri thức cần truyền đạt nhiều đồng thời phải đúng lịch phân phối
chương trình theo quy định nên việc mở rộng, khai thác, ứng dụng sáng tạo
các kiến thức đã học chưa được triệt để sâu sắc. Điều này ảnh hưởng đến việc
huy động vốn kiến thức của HS, hạn chế việc rèn luyện tính tích cực, độc lập,
sáng tạo, của HS trong học tập, cũng như giáo viên không có nhiều thời gian
để giúp đỡ HS.
Trong thực tế, cách dạy phổ biến hiện nay là giáo viên với tư cách là
người ngồi điều khiển đưa ra kiến thức rồi giải thích chứng minh, sau đó đưa
ra một số bài tập ứng dụng, làm cho HS cố gắng tiếp thu vận dụng.
Chất lượng đại trà của HS còn yếu. Nhiều HS bị mất căn bản từ cấp
THCS dẫn đến tình trạng các em nhận thấy chủ đề này là một chủ đề rất khó
hiểu, trừu tượng nên không có hứng thú trong việc học và không có phương
pháp học phù hợp cho bản thân. Các em hầu như không làm bài tập về nhà,
Trong chương trình toán trung học phổ thông, các bài toán về phần
BĐT và BPT là một chủ đề khó, nó gây ra nhiều trở ngại đối với các em HS
trong việc chiếm lĩnh tri thức. Điều này cũng dẫn đến việc giải các bài tập của
HS rất khó khăn, các em còn tỏ ra lúng túng, chưa được rèn luyện về kỹ năng
giải toán, chưa kích thích được sự ham mê tìm tòi khám phá của HS.
Từ đó HS tiếp thu kiến thức một cách hình thức và hời hợt quá trình
bồi dưỡng kiến thức toán học theo hướng nâng cao của chủ đề BĐT và BPT
17
cho HS chưa được liền mạch và chưa có hệ thống. Chính điều đó làm cho HS
dễ hụt hỏng về kiến thức, việc khai thác một bài toán còn gặp nhiều khó khăn,
việc dạy học của giáo viên chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của bản thân.
Một số khó khăn chủ yếu là :
HS không biết cách phân chia các trường hợp để giải quyết bài toán.
HS không biết phải xuất phát từ cơ sở nào để phân chia các trường
hợp riêng thích hợp cho việc giải quyết bài toán.
HS không biết nhìn nhận các bài toán bất phương trình, bất đẳng
thức trong mối liên hệ với các bài toán hàm số.
1.3.2.2. Một số sai lầm của học sinh trong giải toán BĐT và BPT theo quan điểm hàm
Nội dung BĐT và BPT là một nội dung quan trọng trong chương trình
THPT. Tuy nhiên, cả GV và HS đều chưa thật sự chú trọng đến vấn đề này.
Vì vậy, đa số HS chỉ làm các bài tập một cách máy móc mà chưa hiểu được
bản chất của vấn đề dẫn đến mắc phải một số sai lầm đáng tiếc trong khi giải
các bài toán bất phương trình cũng như chứng minh BĐT.
Sau đây là một vài ví dụ điển hình.
Ví dụ 5 : Giải BPT sau: x2 – x – 4 + 4 – x2
x x 6 0
2
Nguyên nhân sai lầm : Phép biến đổi x2 x 4 4 x2 2 4 x2 thành
x 2 x 6 0 là không tương đương.
Lời giải đúng : Điều kiện xác định ( x 0, -2
4
2
a
d 2 ad ,
4
2
a
e 2 ae
4
Cộng các BĐT trên ta đượcđiều phải chứng minh.
Đánh giá:
Ở đây HS đã vận dụng bất đẳng thức Cô-si là sai, vì các số có thể âm.
Tuy nhiên, mỗi BĐT trên đều đúng nhưng không phải theo Cô-si, mà do
a
( b)2 0,...
2
Ví dụ 7: Tìm GTLN của biểu thức M x(2a x)(2b x) với a, b
dương, phân biệt và0 < x < 2a, 0 < x < 2b
Lời giải:
1
Vì M .2 x(2a x)(2b x)
2