Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng đồ thị hàm số bậc hai để giải một số bài toán lớp 10
Môn Toán là môn học có vai trò quan trọng hàng đầu, là môn học gắn liền với
quá trình học tập của học sinh. Để học tốt môn toán ngoài việc học những kiến thức và
kĩ năng cơ bản, người học phải luôn tư duy, tìm tòi sáng tạo để không chỉ giải được bài
toán mà giải theo cách nào.
Với học sinh lớp 10 khi học về hàm số bậc hai đa số các em chỉ học cách vẽ đồ
thị và lập được bảng biến thiên, việc sử dụng đồ thị vào một số bài toán còn khá lạ với
các em, vì thực tế sách giáo khoa cơ bản với các bài tập đưa ra chưa đòi hỏi học sinh
phải biết cách dùng đồ thị để giải một số bài toán ở mức độ vận dụng mà chỉ dừng lại ở
mức độvẽ đồ thị hàm số. Trong khi đó việc sử dụng đồ thị trong một số bài toán lại trở
nên hiệu quả so với cách giải khác nhất là các bài toán ở mức độ vận dụng.
Hơn nữa, việc biết cách dùng đồ thị hàm số từ lớp 10 sẽ làm cho các em quen với
các bài toán dựa vào đồ thị để làm ở lớp 11 và đặc biệt là lớp 12, giúp cho các em có
nền tảng tư duy để giải các bài toán đó một cách dễ dàng hơn.
Vì vậy tôi mong muốn học sinh lớp 10 biết cách dùng đồ thị của hàm số bậc hai
để giải một số bài toán. Do đó tôi đã chọn biện pháp:
“SỬ DỤNG ĐỒ THỊ HÀM SỐ BẬC HAI ĐỂ GIẢI
MỘT SỐ BÀI TOÁN LỚP 10”
quá trình học tập của học sinh. Để học tốt môn toán ngoài việc học những kiến thức và
kĩ năng cơ bản, người học phải luôn tư duy, tìm tòi sáng tạo để không chỉ giải được bài
toán mà giải theo cách nào.
Với học sinh lớp 10 khi học về hàm số bậc hai đa số các em chỉ học cách vẽ đồ
thị và lập được bảng biến thiên, việc sử dụng đồ thị vào một số bài toán còn khá lạ với
các em, vì thực tế sách giáo khoa cơ bản với các bài tập đưa ra chưa đòi hỏi học sinh
phải biết cách dùng đồ thị để giải một số bài toán ở mức độ vận dụng mà chỉ dừng lại ở
mức độvẽ đồ thị hàm số. Trong khi đó việc sử dụng đồ thị trong một số bài toán lại trở
nên hiệu quả so với cách giải khác nhất là các bài toán ở mức độ vận dụng.
Hơn nữa, việc biết cách dùng đồ thị hàm số từ lớp 10 sẽ làm cho các em quen với
các bài toán dựa vào đồ thị để làm ở lớp 11 và đặc biệt là lớp 12, giúp cho các em có
nền tảng tư duy để giải các bài toán đó một cách dễ dàng hơn.
Vì vậy tôi mong muốn học sinh lớp 10 biết cách dùng đồ thị của hàm số bậc hai
để giải một số bài toán. Do đó tôi đã chọn biện pháp:
“SỬ DỤNG ĐỒ THỊ HÀM SỐ BẬC HAI ĐỂ GIẢI
MỘT SỐ BÀI TOÁN LỚP 10”
Bạn đang xem tài liệu "Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng đồ thị hàm số bậc hai để giải một số bài toán lớp 10", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng đồ thị hàm số bậc hai để giải một số bài toán lớp 10

làm quen với phương pháp này qua ví dụ 1. Ví dụ 1: Trong các số m thỏa mãn phương trình: 2 5 6x x m có hai nghiệm phân biệt, số nguyên dương lớn nhất thuộc khoảng nào dưới đây: A. ( 5;0) B. (1;7) C. (9;15) D. ( 10; 5) Hướng dẫn:Số nghiệm của phương trình là số giao điểm của Parabol 2 5 6y x x và đường thẳng y m 5 Dựa vào đồ thị hàm số ta có: 49 4 m thì phương trình có hai nghiệm phân biệt. Vậy số nguyên lớn nhất là 12. Chọn C Nhận xét: Ở bài toán này ta có thể chuyển vế đưa về phương trình bậc hai rồi dựa vào để tìm ra m. Ta sẽ thấy thấy tính hiệu quả cao hơn trong ví dụ sau đây Ví dụ 2. Cho phương trình 2 2 0x x m . + Tìm m để phương trình có nghiệm dương A. ( ; 1]m B. ( ;1)m C. ( 1; )m D. [ 1; )m + Có đúng một nghiệm dương A. ( ; 1]m B. [0; ) {-1}m C. ( ;1)m D. [0; )m + Có hai nghiệm dương phân biệt A. ( ; 1]m B. ( 1;1)m C. ( 1;0)m D. [ 1; )m Hướng dẫn: 2 22 0 2x x m x x m Khi đó số nghiệm của phương trình là số giao điểm của đường thẳng y m với Parabol 2 2y x x + Để phương trình có nghiệm dương thì đường thẳng y m cắt đồ thị ít nhất tại một điểm phía bên phải trục tung, dựa vào đồ thị ta thấy 1m thì phương trình có nghiệm dương. Chọn D y x 0 y x 0 6 + Để phương trình có đúng một nghiệm dương thì đường thẳng y m phải cắt đồ thị hàm số tại đúng một điểm phía bên phải trục tung. Dựa vào đồ thị ta được 0m hoặc 1m . Chọn B + Để phương trình có hai nghiệm dương phân biệt thì đường thẳng y m phải cắt đồ thị hàm số tại hai điểm phân biệt phía bên phải trục tung. Dựa vào đồ thị ta được 1 0m . Chọn C Nhận xét: Chúng ta thường giải bài toán trên bằng cách dựa vào , nhưng khi dựa vào đồ thị ta thấy việc này có thể giải các câu trắc nghiệm một cách nhanh chóng hơn khi không phải kết hợp nhiều điều kiện. Thực tế ví dụ này là tìm điều kiện để nghiệm thuộc (0; ) Ta xét ví dụ sau để thấy phương pháp này hiệu quả hơn so với việc giải thông thường khi cho nghiệm rơi vào khoảng bất kì. Ví dụ 3. Cho phương trình: 2 6 7 0x x m . Tìm m để phương trình: + Có nghiệm thuộc M= ( ;0) (7; ) A. ( ; 7]m B. (7; )m C. ( 7; )m D. [ 7; )m + Có đúng một nghiệm thuộc M A. ( 7;7]m B. ( 7;0]m C. ( 7; )m D. ( 7;0)m + Có hai nghiệm phân biệt thuộc M A. (0; )m B. ( ; 7]m C. (7; )m D. [ 7; )m Hướng dẫn: Ta viết lại phương trình dưới dạng 2 6 7x x m Khi đó số nghiệm trên tập ( ;0) (7; )A của phương trình là số giao điểm của đường thẳng y m và Parabol (P) 2 6 7y x x + Để phương trình có nghiệm thuộc ( ;0) thì đường thẳng y m phải cắt (P) tại một điểm phía bên trái trục tung, dựa vào đồ thị ta được 7m . Để phương trình có nghiệm thuộc (7; ) thì thì đường thẳng y m phải cắt (P) tại một điểm phía bên phải đường x y 7 thẳng 7x , dựa vào đồ thị ta được 0m . Kết hợp hai khả năng ta được 7m . Chọn C + Để phương trình có đúng một nghiệm thuộc ( ;0) (7; )A thì 7 0m Chọn B + Để phương trình có hai nghiệm phân biệt thuộc ( ;0) (7; )A thì 0m Chọn A Tiếp theo ta sẽ xét một số phương trình quy về phương trình bậc hai: Trước tiên ta hãy đưa dâú giá trị tuyệt đối vào phương trình bậc hai Ví dụ 4. Tính tổng các giá trị nguyên của m để phương trình 2 2 3x x m có bốn nghiệm phân biệt. A.5 B.6 C.7 D.8 Hướng dẫn: Số nghiệm của phương trình là số giao điểm của đồ thị hàm số 2 2 3y x x và đường thẳng y m Trước hết ta vẽ đồ thị hàm số 2 2 3y x x sau đó suy ra đồ thị hàm số(C) 2 2 3y x x Dựa vào đồ thị hàm số ta thấy đường thẳng y m cắt (C) tại 4 điểm phân biệt khi 0 4m do đó phương trình có 4 nghiệm phân biệt khi 0 4m Vậy các giá trị nguyên thỏa mãn là 1,2,3. Tổng các số này là 6, chọn B. Nhận xét: Rõ ràng cách dùng đồ thị là thú vị hơn so với việc giải trực tiếp bài toán này khi phải chia theo các trường hợp. Ta hãy đưa căn thức vào phương trình bậc hai qua ví dụ sau: Ví dụ 5. Với [a;b]m thì phương trình sau có nghiệm. Khi đó a b bằng 22 (2 )(4 ) 2 0(1)x x x x m A. -14 B.4 C.-4 D.5 x y 0 8 Hướng dẫn: ĐK 2 4x Đặt 2 2 2 2 22 8 ( 1) 9 9 (2 )(4 ) 0 3 0 0 0 x x t x t t x x t t t t t Ta có 2 22 8x x t . Khi đó (1) trở thành: 2 22 8 2 8 (2)t t m t t m Do đó để (1) có nghiệm 2 4x thì (2) có nghiệm 0;3t Xét hàm số 2( ) 2 8f t t t trên [0;3]ta có đồ thị như sau Để phương trình (2) có nghiệm 0;3t thì đường thẳng y m cắt đồ thị tại điểm thuộc đồ thị hàm số trên [0;3] Dựa vào đồ thị ta được -9 m -5 . Chọn C Sau đây ta sẽ xét ví dụ về phương trình bậc cao quy về phương trình bậc hai. Ví dụ 5. Cho phương trình ( 1)( 1)( 3)( 5) (1)x x x x m . Tìm m để phương trình có 4 nghiệm phân biệt A. ( 16;9]m B. ( 16;9)m C. ( 16; )m D. [-16;9]m Hướng dẫn: 2 2( 1)( 1)( 3)( 5) ( 4 5)( 4 3)x x x x m x x x x m Đặt 2 2 24 5 4 4 9 ( 2) 9 9t x x t x x x Ta có phương trình: 2 8 (2)t t m Để phương trình (1) có 4 nghiệm phân biệt thì (2) có 2 nghiệm phân biệt 9t . Xét hàm số 2( ) 8 ( 9)y f t t t t x y 9 Dựa vào đồ thị ta thấy để phương trình (2) có 2 nghiệm phân biệt 9t thì 16 9m . Chọn B Mở rộng cho phương trình bậc cao có tham số qua ví dụ sau: Ví dụ 6. Tìm m để phương trình sau có bốn nghiệm phân biệt 4 3 2 22 2 2 0x x ax ax a A. (0; )m B. ( ;0]m C. ( 1;0)m D. [ 1; )m Hướng dẫn: Nhìn vào phương trình có thể thấy vừa là phương trình bậc cao vừa có chứa tham số, nên trước hết ta cần tìm cách đưa về phương trình bậc hai. Coi a là ẩn, x là tham số, ta có: 4 3 2 2 2 2 4 32 2 2 0 2( ) 2 0(1)x x ax ax a a x x a x x ' 2 2 4 3 2( ) ( 2 )x x x x x Khi đó (1) có nghiệm 2 2, 2a x a x x .Do đó số nghiệm của phương trình đã cho là số giao điểm của đường thẳng y a và hai parabol 2 2, 2y x y x x Dựa vào đồ thị ta thấy để phương trình đã cho có bốn nghiệm thì 0a .Chọn A. Nhận xét: Với hai ví dụ ở trên học sinh có thể cảm thấy không còn “lo ngại” về việc phải tìm điều kiện có nghiệm của phương trình bậc cao chứa tham số nữa. Như vậy là phương pháp này có thể được sử dụng cho nhiều loại phương trình khác nhau. Sau đây ta xét một số ví dụ về bất phương trình. y x x 0 y 10 3.2. Sử dụng đồ thị hàm số bậc hai vào giải bất phương trình Phương pháp chung: Tương tự như phần phương trình ta có các bước sau: Bước 1: Đưa bất phương trình ban đầu về dạng ( ) ( )( , , )f x g m ( ( )f x là hàm số bậc 2 hoặc hàm số có đồ thị suy ra từ hàm bậc hai) Bước 2: Vẽ đồ thị hàm số ( )f x Bước 3: Dựa vào đồ thị và căn cứ vào bất phương trình sau khi được biến đổi mà ta xem lấy phần parabol nằm phía trên hay phía dưới đường thẳng hay lấy tại điểm tiếp xúc từ đó tìm ra các khoảng nghiệm của bất phương trình. Ta hãy bắt đầu trong phần này bởi ví dụ 1 Ví dụ 1. Tìm m để bất phương trình 2x 2 6 0x m có tập nghiệm là A. 1 ( ; ) 6 m B. 1 ( ; ] 6 m C. ( 1; )m D. [ 1; )m Với bài toán này chúng ta có thể dựa vào định lí về dấu của tam thức bậc hai để suy ra ngay kết quả. Tuy nhiên ta hãy dựa vào đồ thị hàm số 2 2y x x và tịnh tiến đường thẳng y = -6m để nhìn nhận bài toán theo một cách trực quan hơn, mở ra một định hướng khác khi giải quyết những bài toán phức tạp hơn bài toán này. Hướng dẫn 2 2x 2 6 0 x 2 6x m x m Xét đồ thị hàm số 2 2y x x và đường thẳng 6y m Để bất phương trình có tập nghiệm là thì toàn bộ parabol phải nằm phía trên đường thẳng 6y m Dựa vào đồ thị ta có 1 6 1 6 m m thì bất phương trình có tập nghiệm là Chọn A 0 x y 11 Ví dụ 2. Cho bất phương trình 2x 4 3 0x m . +Với giá trị nào của m thì bất phương trình vô nghiệm A. ( ; 1]m B. (1; )m C. ( 1;0)m D. [ 1; )m +Với giá trị nào của m thì bất phương trình có đúng một nghiệm A. ( ; 1]m B. 1m C. ( 1;0)m D. 1m +Có một giá trị của m để bất phương trình có nghiệm là một đoạn có độ dài bằng 2 thì m thuộc khoảng nào dưới đây: A. ( ; 1]m B. (1; )m C. ( 1;0)m D. [ 1; )m Hướng dẫn: 2 2x 4 3 0 x 4 3x m x m Xét hàm số 2 4 3y x x và đường thẳng y m + Để bất phương trình vô nghiệm thì đường thẳng y m phải nằm phía dưới Parabol 2 4 3y x x do đó 1 1m m .Chọn B + Để bất phương trình có đúng một nghiệm thì đường thẳng y m phải cắt Parabol 2 4 3y x x tại một điểm, do đó 1 1m m . Chọn D +Để bất phương trình có nghiệm là một đoạn có độ dài bằng2, trước hết ta thấy bất phương trình có tập nghiệm là một đoạn thì 1 1m m , ta tịnh tiến đường thẳng 1y lên trên thì thấy rằng tập nghiệm được mở rộng dần dần, tại vị trí m=0 thì được tập nghiệm là ( 3; 1) có độ dài bằng 2, tiếp tục tịnh tiến thấy tập nghiệm mở rộng hơn. Vậy chỉ có m = 0 là thỏa mãn.Chọn D Chú ý: Như vậy với cách nhìn đồ thị ta có thể cho ra ngay đáp án phần iii mà không cần làm tự luận bằng các cách như là tìm m để phương trình 2 4 3 0x x có hai nghiệm thỏa mãn trị tuyệt đối hiệu của chúng bằng 2 hoặc cách khác. Ta xét bất phương trình chứa dấu giá trị tuyệt đối sau: Ví dụ 4. Giá trị nguyên nhỏ nhất của m thuộc khoảng nào dưới đây để bất phương trình 2(4 )(6 ) 2x x x x m đúng [-4;6]x 0 x y 12 A. ( 2;20)m B. ( 15;0]m C. ( 21; 1)m D. [16; )m Hướng dẫn: ĐK: -4 6x Ta có 2(4 )(6 ) 2 24x x x x . Đặt 2 2 2 2(4 )(6 ) 2 24 2 24x x t t x x x x t Khi đó bất phương trình đã cho trở thành 2 224 24 (1)t t m t t m Mặt khác xét hàm số 2( ) (4 )(6 ) 2 24, [-4;6]f x x x x x x Từ đồ thị ta thấy 0 ( ) 25 0 5f x t Bất phương trình đã cho đúng [-4;6]x khi và chỉ khi bất phương trình(1) đúng với mọi [0;5]t . Xét 2g(t)= 24, [0;5]t t t Dựa vào đồ thị ta thấy để bất phương trình (1) đúng với mọi [0;5]t thì phần parabol trên đoạn [0;5] phải nằm hoàn toàn phía dưới đường thẳng y = m. Vậy m 6 .Chọn A Ví dụ 5. Giá trị lớn nhất của m có dạng a b (với a b là phân số tối giản)để bất phương trình: x+2 x m có nghiệm. Khi đó a b bằng A.4 B.5 C.6 D.7 Hướng dẫn: x+2 x+2x m x m .Đặt 2 2x+2 ( 0) 2 2t t x t x t . Bất phương trình trở thành: 2 2t t m . Xét 2( ) 2, 0;f t t t t 0 x 0 y x y 13 Dựa vào đồ thị ta thấy để bất phương trình trên có nghiệm 0;t thì 9 4 m Vậy 9 4 a b , do đó 5a b . Chọn B Ví dụ 6. Có bao nhiêu giá trị nguyên âm của m để bất phương trình 24 | 2 |x x m có nghiệm âm A.9 B.8 C.5 D.4 Hướng dẫn: Ta có 2 2 2 2 4 4 | 2 | 2 4 m x x x x m m x x Vẽ (P): 2 2 4y x x (P’): 2 2 4y x x Hai parabol cắt nhau tại 2 điểm A(-2;-4) và B(2;4) Từ hệ phương trình ta cần tìm vị trí mà đường thẳng y m vừa nằm trên (P) vừa nằm dưới (P’). 0 x y y x 0 14 Miền gạch chéo là tập hợp các điểm ( ; )M x y thỏa mãn 2 22 4 2 4 0 x x y x x x Bất phương trình có nghiệm âm khi đường thẳng y m có điểm chung với miền này. Do đó 5 4m thì bất phương trình có nghiệm âm. Như vậy có bốn giá trị nguyên âm. Bài tập tự luyện: Câu 1. Tìm m để phương trình: 2 4 5x x m có hai nghiệm phân biệt A. ( ;1]m B. ( ;2]m C. (1; )m D. (1;2)m Câu 2. Tìm m để phương trình: 2| 4 5 |x x m có bốn nghiệm phân biệt: A. ( ;1]m B. ( ;2]m C. (1; )m D. (0;9)m Câu 3. Tìm m để phương trình 2 2 1 0x x m có đúng một nghiệm dương A. ( ; 1] {0}m B. ( ;0]m C. (1; )m D. (1;2)m Câu4.Tìm m để 2 6 0x x m có đúng hai nghiệm phân biệt trên ( ;0) (7; ) A. ( ;2]m B. ( ; 7)m C. (1; )m D. (1;7)m Câu 5. Tìm m để phương trình: 2 22 1 0x x m đúng với mọi [1;2]x A. ( ; 1] [1;+ )m B. ( ;2]m C. (1; )m D. [-1;1)m Câu 6. Tìm m để phương trình: 2 2 1 0x x m có đúng một nghiệm A. ( ;0]m B. ( ;2]m C. (1; )m D. 0m Câu 7. Tìm m để: ( 1)( 3)( 1)( 5)x x x x m có hai nghiệm phân biệt A. ( ;0]m B. ( ;2]m C. [9; ) {-16}m D. ( 16;9)m Câu 8. Tìm m để phương trình: 2 2 | | 0x x m có bốn nghiệm phân biệt A. (0;1)m B. ( ;0]m C. (9; )m D. ( ;9)m Câu 9. Tìm m để phương trình: 1 1 2x x m có nghiệm A. 9 ( ; ] 8 m B. (0;1)m C. 9 ( ; ) 8 m D. 9 (2; ) 4 m Đáp án 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C D A B A D C A A B 15 4. Kết quả thực hiện Kết quả đạt được Không áp dụng biện pháp 10 A8, sĩ số 33 Có áp dụng Biện pháp 10 A5, sĩ số 41 Có áp dụng Biện pháp 10A1, sĩ số 40 Giải được các bài tập cơ bản ở mức độ nhận biết,thông hiểu. Có:21 HS Có: 22 HS % Có: 24 HS 55% Giải được các bài toán ở mức độ vận dụng thấp Có: 3 HS 8,8% Có: 11 HS 20,6% Có: 10 HS 25 % Giải được các câu vận dụng cao Có: 0 HS 0 % Có: 8 HS 22,2% Có 6 HS: 15% Như vậy việc áp dụng biện pháp đã mang lại hiệu quả cao cho các em học sinh, giúp cho các em có thể giải được nhiều bài toán bằng cách sử dụng đồ thị hàm bậc hai, thay đổi cách nhìn về các bài toán chứa tham số. Với tôi, trong quá trình áp dụng biện pháp tôi nhận thấy rằng việc nghiên cứu nhằm phân tích, tìm ra những phương pháp giải phù hợp cho từng dạng bài và từng đối tượng học sinh không chỉ giúp học sinh có thể tiếp cận một cách dễ dàng mà còn tạo hứng thú cho học sinh trong quá trình học tập, điều này ngày càng trở nên quan trọng hơn vì học sinh không phải chỉ là giải được mà còn cần phải giải nhanh và chính xác. Vì thế trong quá trình dạy học luôn phải tích cực tìm tòi, nghiên cứu và tìm hiểu thực trạng học sinh để việc dạy học đạt kết quả tốt nhất. C. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận Biện pháp này tôi đưa ra một số bài toán lớp 10 sử dụng cách giải dựa vào đồ thị hàm số, định hướng và cách giải được viết theo ý kiến chủ quan của tôi dựa trên cơ sở trình độ nhận thức thực tế của học sinh qua nhiều lớp tôi dạy nhằm nâng cao chất lượng cho học sinh. Việc phân chia các ví dụ theo từng mảng giúp các em nhìn nhận rõ ràng hơn về tập nghiệm, có thể so sánh các ví dụ với nhau, từ đó có thể tự hệ thống được kiến thức và hiểu được cách dùng đồ thị như thế nào. 16 Mặc dù bài tập là trắc nghiệm nhưng việc thay giá trị vào để thử chỉ được nói đến sau khi học sinh đã làm được ra kết quả, vì học sinh lớp 10 cần học kiến thức nền tảng để hiểu sâu kiến thức. Như vậy đề tài đã góp phần phát triển được tính tích cực, chủ động, sáng tạo, rèn luyện được kỹ năng giải toán, và do đó không chỉ giúp các em học tốt mảng kiến thức này mà còn chủ động học các phần kiến thức khác, các môn học khác. Ngoài ra biện pháp cũng có thể là một tài liệu tham khảo đối với các thầy cô dạy toán trong trường phổ thông. 2. Đề xuất và khuyến nghị Biện pháp: “Sử dụng đồ thị hàm số bậc hai để giải một số bài toán lớp 10” mà tôi nghiên cứu có liên quan chặt chẽ với các kiến thức về phương trình, bất phương trình. Vì vậy biện pháp này sẽ được tôi áp dụng tiếp để nghiên cứu các chủ đề tiếp theo. Bản thân tôi sẽ luôn cố gắng, thường xuyên trau rồi chuyên môn, nghiệp vụ để tìm ra phương pháp dạy học phù hợp và hiệu quả. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ nhiệt tình đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành biện pháp nâng cao chất lượng giáo dục này. Mặc dù bản thân đã cố gắng nhưng do kinh nghiệm còn thiếu, thời gian nghiên cứu và ứng dụng chưa dài nên đề tài của tôi không tránh khỏi những hạn chế. Kính mong sự đóng góp của các thầy cô để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Người viết Nguyễn Văn Diệu
File đính kèm:
sang_kien_kinh_nghiem_su_dung_do_thi_ham_so_bac_hai_de_giai.pdf