Sáng kiến kinh nghiệm Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ

1. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ PHẦN I MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Toán học là một trong những môn khoa học cơ bản mang tính trừu tượng, nhưng mô hình ứng dụng của nó rất rộng rãi và gần gũi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, trong khoa học lí thuyết và khoa học ứng dụng. Toán học là một môn học giữ một vai trò quan trọng trong suốt bậc học phổ thông. Tuy nhiên, nó là một môn học khó, khô khan và đòi hỏi ở mỗi học sinh phải có một sự nỗ lực rất lớn để chiếm lĩnh những tri thức cho mình. Chính vì vậy, đối với mỗi giáo viên dạy toán việc tìm hiểu cấu trúc của chương trình, nội dung của sách giáo khoa, nắm vững phương pháp dạy học. Để từ đó tìm ra những biện pháp dạy học có hiệu quả trong việc truyền thụ các kiến thức Toán học cho học sinh là công việc cần phải làm thường xuyên Dạy học sinh học Toán không chỉ là cung cấp những kiến thức cơ bản, dạy học sinh giải bài tập sách giáo khoa, sách tham khảo mà điều quan trọng là hình thành cho học sinh phương pháp chung để giải các dạng toán, từ đó giúp các em tích cực hoạt động, độc lập sáng tạo để dần hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo, hoàn thiện nhân cách Giải toán là một trong những vấn đề trung tâm của phương pháp giảng dạy, bởi lẽ việc giải toán là một việc mà người học lẫn người dạy thường xuyên phải làm, đặc biệt là đối với những học sinh bậc THCS thì việc giải toán là hình thức chủ yếu của việc học toán Trong chương trình Toán bậc THCS, chuyên đề về phương trình là một trong những chuyên đề xuyên suốt 4 năm học của học sinh, bắt đầu từ những bài toán “Tìm x biết ” dành cho học sinh lớp 6, 7 đến việc cụ thể hóa vấn đề về phương trình ở cuối năm học lớp 8 và hoàn thiện cơ bản các nội dung về phương trình đại số ở lớp 9. Đây là một nội dung quan trọng bắt buộc học sinh bậc THCS phải nắm bắt được và có kĩ năng giải phương trình một cách thành thạo Trong những vấn đề về phương trình, phương trình vô tỉ lại là một trở ngại không nhỏ khiến cho nhiều học sinh không ít ngỡ ngàng và bối rối khi giải các loại phương trình này. Thực ra, đây cũng là một trong những vấn đề khó. Đặc biệt, với những học sinh tham gia các kì thi học sinh giỏi thì đây là một trong những vấn đề quan trọng mà bắt buộc những học sinh này phải vượt qua Là một giáo viên giảng dạy Toán bậc THCS, bản thân tôi lại được Nhà trường trực tiếp giao trách nhiệm bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi Toán tham dự kì thi các cấp Huyện và Tỉnh, tôi cũng rất trăn trở về vấn đề này. Vấn đề đặt ra là làm thế nào có thể giúp cho học sinh giải thành thạo các loại phương trình vô tỉ? Và khi gặp bất cứ một dạng toán nào về phương trình vô tỉ các em cũng có thể tìm ra cách giải một cách tốt nhất? Với tất cả những lí do nêu trên. Tôi quyết định chọn đề tài “Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ” trong khuôn khổ chương trình bậc THCS II. Mục đích của đề tài Trên cơ sở những kinh nghiệm giảng dạy và thực tiễn học tập của học sinh, tìm ra những phương pháp giải phương trình vô tỉ một cách hiệu quả nhất III. Phạm vi nghiên cứu Để thực hiện đề tài này, tôi thực hiện nghiên cứu tại đơn vị công tác là Trường THCS Dân tộc Nội trú. Cụ thể là những học sinh tham gia đội tuyển học sinh giỏi Toán của trường và của Huyện IV. Cơ sở nghiên cứu Để thực hiện đề tài này, tôi dựa trên cơ sở các kiến thức đã học ở Trường Cao đẳng sư phạm Yên Bái, các tài liệu về phương pháp giảng dạy, các tài liệu bồi dưỡng thường xuyên, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo của bộ môn Toán bậc trung học cơ sở V. Phương pháp nghiên cứu Thực hiện đề tài này, tôi sử dụng các phương pháp sau đây: Đỗ Trung Thành – Trường THCS Dân tộc Nội trú Trang 1
2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ – Phương pháp nghiên cứu lý luận – Phương pháp khảo sát thực tiễn – Phương pháp phân tích – Phương pháp tổng hợp – Phương pháp khái quát hóa – Phương pháp quan sát – Phương pháp kiểm tra – Phương pháp tổng kết kinh nghiệm VI. Thời gian nghiên cứu Đề tài được thực hiện từ ngày 05.09.2008 đến ngày 30.3.2009 VII. Giới hạn của đề tài Đề tài được sử dụng trong việc bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi các cấp, với đối tượng là những học sinh giỏi bộ môn Toán PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI I. Khảo sát tình hình thực tế Năm học 2008 – 2009, tôi được Phòng giáo dục & đào tạo Lục Yên phân công tăng cường về Trường THCS Dân tộc Nội trú. Thực hiện công tác bồi dưỡng học sinh giỏi hai môn Toán và giải toán trên máy tính cầm tay. Đây là một cơ hội rất tốt để tôi thực hiện đề tài này, phương trình vô tỉ là một trong những dạng phương trình khó. Trong quá trình giải toán học sinh còn rất lúng túng, kể cả những học sinh tham gia trong hai đội tuyển thì những dạng phương trình vô tỉ cũng là một dạng toán mới. Trước khi bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã thực hiện việc khảo sát môn toán trên 33 học sinh của lớp 9B. Kết quả thu được như sau: Giỏi: 10 em Khá: 12 em Trung bình: 11 em Đội tuyển học sinh giỏi môn Toán do tôi phụ trách đầu tháng 7 gồm 14 học sinh, qua quá trình bồi dưỡng, chọn lọc trực tiếp. Tôi đã chọn ra được 8 em vào đầu tháng 9 để tiếp tục bồi dưỡng cho các em trong năm học này Đội tuyển học sinh giỏi môn giải toán trên máy tính cầm tay do tôi phụ trách và chọn lọc từ đầu tháng 9 gồm 11 em II. Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ 1. Phương pháp nâng lên lũy thừa g(x) 0 a) Dạng 1: f (x) g(x) 2 f (x) [g(x)] Ví dụ. Giải phương trình: x 1 x 1 (1) x 1 x 1 x 1 Giải: (1) 2 x 1 x 1 x 3x 0 x 3 Vậy: phương trình đã cho có một nghiệm x = 3 b) Dạng 2: f (x) g(x) h(x) Ví dụ. Giải phương trình: x 3 5 x 2 (2) Giải. Với điều kiện x ≥ 2. Ta có: Đỗ Trung Thành – Trường THCS Dân tộc Nội trú Trang 2
3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ (2) x 3 x 2 5 2x 1 2 (x 3)(x 2) 25 (x 3)(x 2) 12 x 2 x 12 2 x 12 x 6 2 2 x x 6 144 x 24x 25x 150 Vậy: phương trình đã cho có một nghiệm x = 6 c) Dạng 3: f (x) g(x) h(x) Ví dụ. Giải phương trình: x 1 x 7 12 x (3) Giải: Với điều kiện 7 ≤ x ≤ 12. Ta có: (3) x 1 12 x x 7 x 1 5 2 (12 x)(x 7) 2 19x x2 84 x 4 4(19x – x2 – 84) = x2 – 8x + 16 76x – 4x2 – 336 – x2 + 8x – 16 = 0 5x2 – 84x + 352 = 0 2 84 352 2 42 1764 1764 352 5 x x 5 x 2 x 5 5 5 25 25 5 2 42 4 44 5 x 5 5 x 8 x (x 8) 5x 44 5 25 5 44 x1 = ; x2 = 8 5 44 Vậy: phương trình đã cho có hai nghiệm x1 = ; x2 = 8 5 d) Dạng 4: f (x) g(x) h(x) k(x) Ví dụ. Giải phương trình: x x 1 x 4 x 9 0 (4) Giải: Với điều kiện x ≥ 4. Ta có: (4) x 9 x x 1 x 4 2x 9 2 x(x 9) 2x 5 2 (x 4)(x 1) 7 x(x 9) (x 1)(x 4) 49 x2 9x 14 x(x 9) x2 5x 4 45 + 14x + 14 x(x 9) = 0 Với x ≥ 4 vế trái của phương trình luôn là một số dương phương trình vô nghiệm 2) Phương pháp trị tuyệt đối hóa Ví dụ 1. Giải phương trình: x2 4x 4 x 8 (1) Giải: (1) (x 2)2 8 x Với điều kiện x ≤ 8. Ta có: (1) |x – 2| = 8 – x – Nếu x < 2: (1) 2 – x = 8 – x (vô nghiệm) – Nếu 2 ≤ x ≤ 8: (1) x – 2 = 8 – x x = 5 HD: Đáp số: x = 5. Ví dụ 2. Giải phương trình x 2 2 x 1 x 10 6 x 1 2 x 2 2 x 1 (2) Đỗ Trung Thành – Trường THCS Dân tộc Nội trú Trang 3
4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ Giải: (2) x 1 2 x 1 1 x 1 2.3 x 1 9 2 x 1 2 x 1 1 x 1 1 | x 1 3 | 2.| x 1 1| Đặt y = x 1 (y ≥ 0) phương trình đã cho trở thành: y 1 | y 3 | 2 | y 1| – Nếu 0 ≤ y 3: y + 1 + y – 3 = 2y – 2 (vô nghiệm) Với y = 3 x + 1 = 9 x = 8 Vậy: phương trình đã cho có một nghiệm là x = 8 3) Phương pháp sử dụng bất đẳng thức a) Chứng tỏ tập giá trị của hai vế là rời nhau, khi đó phương trình vô nghiệm Ví dụ 1. Giải phương trình x 1 5x 1 3x 2 Cách 1. điều kiện x ≥ 1 Với x ≥ 1 thì: Vế trái: x 1 5x 1 vế trái luôn âm Vế phải: 3x 2 ≥ 1 vế phải luôn dương Vậy: phương trình đã cho vô nghiệm Cách 2. Với x ≥ 1, ta có: x 1 5x 1 3x 2 x 1 8x 3 2 (5x 1)(3x 2) 2 7x 2 (5x 1)(3x 2) Vế trái luôn là một số âm với x ≥ 1, vế phải dương với x ≥ 1 phương trình vô nghiệm b) Sử dụng tính đối nghịch ở hai vế Ví dụ 2. Giải phương trình: 3x2 6x 7 5x2 10x 14 4 2x x2 (1) 2 4 2 9 2 Giải: Ta có (1) 3 x 2x 1 5 x 2x 1 (x 2x 1) 5 3 5 3(x 1)2 4 5(x 1)2 9 5 (x 1)2 Ta có: Vế trái ≥ 4 9 2 3 5. Dấu “=” xảy ra x = –1 Vế phải ≤ 5. Dấu “=” xảy ra x = –1 Vậy: phương trình đã cho có một nghiệm x = –1 c) Sử dụng tính đơn điệu của hàm số (tìm một nghiệm, chứng minh nghiệm đó là duy nhất) x 7 Ví dụ 1. Giải phương trình: 8 2x2 2x 1 x 1 1 Giải: điều kiện x ≥ 2 Dễ thấy x = 2 là một nghiệm của phương trình 1 6 – Nếu x 2 : VT = 1 8 8 3 . Mà: VP > 8 3 2 x 1 – Nếu x > 2: VP = 2x2 + 2x 1 > 2.22 + 3 = 8 3 . VT < 8 3 x 2 x 1 2 1 6 6 1 1 3 x 1 2 1 Vậy: phương trình đã cho có một nghiệm duy nhất là x = 2 Đỗ Trung Thành – Trường THCS Dân tộc Nội trú Trang 4
5. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ Ví dụ 2. Giải phương trình: 3x2 7x 3 x2 2 3x2 5x 1 x2 3x 4 Giải: Thử với x = 2. Ta có: 3.4 7.2 3 22 2 3.22 5.2 1 22 3.2 4 1 2 3 6 (1) (3x2 5x 1) 2(x 2) (x2 2) 3(x 2) 3x2 5x 1 x2 2 Nếu x > 2: VT VP Vậy: x = 2 là nghiệm duy nhất của phương trình 6 8 Ví dụ 3. Giải phương trình: 6 3 x 2 x 3 Giải: ĐK: x (2x + 1)2 2 (3x)2 3 2 (2x 1)2 3 Suy ra: 3x 2 (3x)2 3 (2x 1) 2 (2x 1)2 3 0 (1) không có nghiệm trong khoảng 1 1 này. Chứng minh tương tự, ta cũng đi đến kết luận (1) không có nghiệm khi x 2 5 d) Sử dụng điều kiện xảy ra dấu “=” ở bất đẳng thức không chặt x 4x 1 Ví dụ. Giải phương trình 2 4x 1 x 1 Giải: điều kiện x 4 a b Áp dụng bất đẳng thức 2 với ab > 0 b a 1 Với điều kiện x x 4x 1 0 . Nên: 4 x 4x 1 2 . Dấu “=” xảy ra x 4x 1 x2 4x 1 0 4x 1 x Đỗ Trung Thành – Trường THCS Dân tộc Nội trú Trang 5