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
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Ngành: Toán
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Cao Thị Hà
Thái Nguyên – 2015
i
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, chúng em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới
PGS.TS Cao Thị Hà - cô là người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp
đỡ chúng em hoàn thành đề tài.
Bên cạnh đó, chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo
trong tổ bộ môn lý luận và phương pháp giảng dạy môn toán, Trường Đại học
Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá
trình học tập, nghiên cứu.
Cuối cùng, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những người
thân trong gia đình và bạn bè đã luôn bên chúng em, động viên và giúp đỡ
chúng em hoàn thành đề tài.
Dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên đề tài không thể tránh khỏi những
thiếu sót cần được góp ý, sữa chữa.Chúng em rất mong nhận được những ý
kiến, nhận xét của các thầy cô giáo và bạn đọc.
Thái Nguyên, tháng 3 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thu Hà
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
trường phổ thông. .................................................................................................. 16
1.3.2. Những khó khăn sai lầm thường gặp của HS trong khi giải BPT và BĐT
theo quan điểm hàm số .......................................................................................... 17
1.4. Kết luận chương 1 .......................................................................................... 20
iii
Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI
TOÁN BẤT ĐẲNG THỨC VÀ BẤT PHƯƠNG TRÌNH CHO HỌC SINH
THÔNG THEO QUAN ĐIỂM HÀM SỐ ........................................................... 21
2.1. Tổng quan về bất đẳng thức và bất phương trình trong chương trình Toán
THPT .................................................................................................................... 21
2.1.1. Định nghĩa bất đẳng thức và bất phương trình .............................................. 21
2.1.2. Các phương pháp thông thường để giải bất phương trình và chứng minh
bất đẳng thức ......................................................................................................... 23
2.1.3. Các kỹ năng cần rèn luyện cho HS khi học nội dung này. ............................ 27
2.2. Một số biện pháp rèn luyện kỹ năng giải bài toán bất đẳng thức theo quan
điểm hàm số. ......................................................................................................... 29
2.2.1. Rèn luyện kỹ năng vận dụng đạo hàm để chứng minh bất đẳng thức ............ 29
2.2.2. Rèn luyện kỹ năng sử dụng hàm số đơn điệu để chứng minh bất đẳng thức. ......... 44
2.2.3. Rèn luyện kỹ năng chứng minh bất đẳng thức và tìm GTLN-GTNN của
biểu thức bằng phương pháp hàm số ...................................................................... 48
2.3. Rèn luyện một số kỹ năng giải bất phương trình theo quan điểm hàm. ........... 50
2.3.1. Rèn luyện kỹ năng giải bất phương trình bằng phương pháp vận dụng
khái niệm TXĐ và tập giá trị. ................................................................................ 50
2.3.2. Rèn kỹ năng giải bất phương trình thông qua sử dụng tính đơn điệu của
hàm số ................................................................................................................... 52
2.3.3. Rèn kỹ năng giải bất phương trình bằng phương pháp sử dụng đạo hàm
và xét sự biến thiên ................................................................................................ 56
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
giá trị lớn nhất.
4
GTNN
giá trị nhỏ nhất.
5
CMR
chứng minh rằng
6
Đpcm
điều phải chứng minh
7
SGK
sách giáo khoa
8
THPT
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
giáo dục là đầu tư cho phát triển, được ưu tiên đi trước trong các chương trình, kế
hoạch phát triển kinh tế-xã hội.
Trong những năm gần đây, việc nâng cao chất lượng dạy học đang là một
yêu cầu cấp bách đối với nghành giáo dục nước ta.Một trong những khâu then chốt
để thực hiện yêu cầu này là đổi mới nội dung và phương pháp dạy học. Điều 28
khoản 2 Luật Giáo Dục có nêu: ”phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy
tính tích cực chủ động, sáng tạo của HS phù hợp với đặc điểm của từng lớp học,
môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện
kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui,
hứng thú học tập cho HS.”
Môn Toán là một môn học có vị trí đặc biệt quan trọng so với các môn học
khác ở trường Phổ thông. Bởi một mặt Toán học có nguồn gốc từ thực tiễn. Mặt
khác môn Toán được coi như môn học cơ sở, là công cụ cho nhiều môn học khác.
Trong thực tế rất nhiều vấn đề của các nghành khoa học kĩ thuật được giải quyết
nhờ sự giúp đỡ đắc lực của toán học.
Trong các nội dung dạy học môn Toán ở trường phổ thông, chủ đề BPT và
BĐT là một nội dung quan trọng. Kiến thức và kĩ năng trong chủ đề này sẽ là chiếc
chìa khóa tốt nhất để giải quyết nhiều vấn đề thuộc hầu hết các chủ đề kiến thức vể
đại số, giải tích và hình học. Chính vì vậy, bên cạnh việc giảng dạy các kiến thức lí
thuyết về chủ đề BPT và BĐT một cách đầy đủ theo quy định của chương trình dạy
1
học thì việc rèn luyện kĩ năng giải BPT và BĐT cho HS có ý nghĩa quan trọng trong
việc nâng cao chất lượng dạy học môn Toán ở trường THPT.
Bên cạnh đó, kiến thức hàm số cũng chiếm một vị trí rất quan trọng. Hàm số
giữ vai trò trung tâm, việc bảo đảm vị trí trung tâm của hàm số sẽ tăng cường tính
thống nhất của giáo trình Toán phổ thông, góp phần xóa bỏ ranh giới giả tạo giữa
các phần khác nhau của chương trình.
Theo Nguyễn Bá Kim ([9]), quan điểm hàm được thể hiện trong chương
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
có thể rèn luyện nhiều kĩ năng giải toán và ứng dụng kiến thức toán cho HS trong sự
kết hợp phát triển tư duy hàm.
Tuy nhiên, có thể nói rằng thực tế dạy học ở trường THPT hiện nay, chủ đề
BPT và BĐT vẫn là một chủ đề khó đối với HS. Các em vẫn thường mắc phải một
số sai lầm trong quá trình giải BPT hay BĐT . Đa số các em chưa có kĩ năng thành
thạo để giải BPT và BĐT theo quan điểm hàm. Đồng thời phương pháp hàm số
được thể hiện thế nào cho hợp lí vẫn luôn gây khó khăn cho các em.
2
Để góp phần tăng cường khả năng giải các bài toán liên quan đến BĐT và
BPT, chúng em chọn đề tài:
“Rèn luyện kĩ năng giải bất phương trình và bất đẳng thức cho HS
trung học phổ thông theo quan điểm hàm số”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu lý luận và thực tiễn về kỹ năng toán học, kỹ năng giải toán về BĐT
và BPT theo quan điểm hàm số từ đó đề xuất một số biện pháp sư phạm để rèn luyện
kỹ năng giải bài toán BĐT và BPT cho HS THPT theo quan điểm hàm số.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Hệ thống hóa một số vấn đề lí luận về kĩ năng và quan điểm rèn luyện kĩ
năng giải toán và các kĩ năng giải toán BPT và BĐT cho HS THPT.
Tổng kết kiến thức về tư duy hàm và quan điểm phát triển tư duy hàm cho
HS trong dạy học toán.
3.2. Đề xuất một số biện pháp sư phạm nhằm giúp HS phát triển năng lực
giải BĐT và BPT theo quan điểm hàm số thông qua việc phân loại bài tập và quá
trình dạy học giải BPT và BĐT theo quan điểm hàm số.
3.3. Tổ chức thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của
các nội dung đã đề xuất.
4. Phương pháp nghiên cứu
- 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
1.1.2. Kỹ năng giải toán
1.2. Hàm số và quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường THPT
1.2.1. Khái niệm hàm số
1.2.2. Quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường phổ thông
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.
1.3.2. Những khó khăn sai lầm thường gặp của HS trong khi giải BPT và
BĐT theo quan điểm hàm số
1.4. Kết luận chương 1
Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI
TOÁN BẤT ĐẲNG THỨC VÀ BẤT PHƯƠNG TRÌNH CHO HỌC SINH
THÔNG THEO QUAN ĐIỂM HÀM SỐ
2.1. Tổng quan về bất đẳng thức và bất phương trình trong chương trình
Toán THPT
2.1.1. Định nghĩa bất đẳng thức và bất phương trình
2.1.2. Các phương pháp thông thường để giải bất phương trình và chứng
minh bất đẳng thức
2.1.3. Các kỹ năng cần rèn luyện cho HS khi học nội dung này.
4
2.2. Một số biện pháp rèn luyện kỹ năng giải bài toán bất đẳng thức theo
quan điểm hàm số.
2.2.1. Rèn luyện kỹ năng vận dụng đạo hàm để chứng minh bất đẳng thức
2.2.3. Rèn luyện kỹ năng sử dụng hàm số đơn điệu để chứng minh bất đẳng
thức.
2.2.3. Rèn luyện kỹ năng chứng minh bất đẳng thức và tìm GTLN-GTNN
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
quyết một nhiệm vụ mới.
Từ điển Tiếng Việt khẳng định: “Kỹ năng là khả năng vận dụng những
kiến thức thu nhận được trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế” (xem [6 ]).
Trong Toán học thì kỹ năng được hiểu là khả năng giải các bài toán,
thực hiện các chứng minh cũng như phân tích, có phê phán các lời giải cũng
như chứng minh nhận được.
Như vậy, dù phát triển dưới góc độ nào thì kỹ năng vẫn là khả năng của
chủ thể thực hiện thuần thục một hay một chuỗi hành động trên cơ sở hiểu
biết (kiến thức hoặc kinh nghiệm) nhằm tạo ra kết quả mong đợi. Nói đến kỹ
năng là nói đến cách thức, trình tự thực hiện các thao tác hành động để đạt
được mục đích đã định. Kỹ năng chính là kiến thức trong hành động.
6
Tuy nhiên, trong thực tế dạy học, HS thường gặp khó khăn trong việc
vận dung kiến thức (khái niệm, cách thức, phương pháp…) để giải quyết các
bài tập cụ thể. HS thường khó tách ra những chi tiết thứ yếu, không bản chất ra
khỏi đối tượng nhận thức, không phát hiện những thuộc tính, mối quan hệ vốn
có giữa kiến thức và đối tượng. Sở dĩ như vậy là do kiến thức không chắc
chắn, khái niệm cũng trở nên khó hiểu, không gắn liền với cơ sở của kỹ năng.
1.1.1.2. Sự hình thành và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành kỹ năng
a) Sự hình thành kỹ năng
Bất cứ một kỹ năng nào cũng được hình thành trên cơ sở của các
kiến thức đã biết. Chính vì vậy, để có kỹ năng, trước hết HS cần có các kiến
thức cơ sở. Kỹ năng được hình thành nhanh hay chậm là do khả năng nhận
thức và vốn kiến thức của người học. Kỹ năng chỉ được hình thành thông qua
quá trình tư duy để giải quyết nhiệm vụ đã đặt ra.
Một kỹ năng sẽ được hình thành trong quá trình thực hiện nhiều lần,
lặp đi lặp lại một khái niệm, cách thức hay phương pháp nào đó. Nên để hình
thành kĩ năng cho HS cần cho HS luyện tập nhiều lần để hình thành kỹ năng.
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.
x 1 + 2x 3 + 50 3x ≤ 12 (1)
Nếu giải bài toán bằng các phương pháp thông thường tức là dùng
phương pháp biến đổi tương đương thì bài toán sẽ trở nên phức tạp hơn.
Ta nhận thấy, tổng các bình phương các căn thức ở vế trái là một số không
đổi ( x 1 )2 + ( 2x 3 )2 + ( 50 3x )2 = 48
Vế trái của (1) có dạng a1b1 + a2b2 + a3b3 Trong BĐT bunhiacopxki. Từ
đó, ta nghĩ đến việc sử dụng BĐT bunhiacopxki để giải quyết bài toán.
Nếu ta xem a1= x 1 , a2 = 2x 3 , a3 = 50 3x và b1=b2=b3=1 thì ta
có:
(1. x 1 + 1. 2x 3 +1. 50 3x ) ≤ 12 12 12 .48
x 1 + 2x 3 + 50 3x ≤ 12 luôn đúng.
Vậy tập nghiệm của BPT chính là điều kiện cho các biểu thức trong căn
xác định.
c) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành kỹ năng
Trong DH Toán, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng
đến sự hình thành kỹ năng là (xem [ 8 ]):
8
Nội dung bài toán: Nhiệm vụ đặt ra được trừu tượng hóa hay bị che
phủ bởi những yếu tố phụ làm lệch hướng tư duy có ảnh hưởng đến sự hình
thành kỹ năng.
Tâm thế và thói quen cũng ảnh hưởng đến sự hình thành kỹ năng.
Việc tạo ra tâm thế thuận lợi cho HS sẽ giúp HS dễ dàng trong việc hình
thành kỹ năng.
Khả năng khái quát nhìn đối tượng ở mức độ cao hay thấp.
1.1.2. Kỹ năng giải toán
1.1.2.1. Khái niệm kỹ năng giải toán
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.
Tuy nhiên, để rèn luyện tốt kỹ năng giải toán cho HS THPT chúng ta
cần trang bị cho HS một khối lượng kiến thức nhất định, gọi là kiến thức cơ
sở. Bởi lẽ, bất cứ kỹ năng nào cũng phải dựa trên cơ sở của lý thuyết, đó là
kiến thức tối thiểu mà người học cần có khi học các nội dung đó. Kiến thức là
cơ sở của kỹ năng là những kiến thức phản đúng và đầy đủ các thuộc tính bản
chất, đồng thời được thử nghiệm và áp dụng thường xuyên, từ đó sẽ hình
thành lên kỹ năng.
Dạy toán là dạy kiến thức, kỹ năng, tính cách cho HS. Việc hình
thành và rèn luyện cho HS các kỹ năng giải toán nhằm đạt được những yêu
cầu sau :
Giúp HS hình thành và nắm vững những mạch kiến thức cơ bản
xuyên suốt chương trình.
Giúp HS phát triển năng lực trí tuệ
Coi trọng việc rèn luyện khả năng tính toán trong giờ học. Đó là sự
phát triển trí tuệ cho HS qua môn toán gắn liền với việc rèn luyện các kỹ năng
thực hành.
Giúp HS rèn luyện các phẩm chất đạo đức và thẩm mỹ: tính kiên trì,
cẩn thận, chính xác, và các thói quen tự kiểm tra đánh giá để có tự mình hạn
chế các sai lầm.
Trong dạy học Toán cần rèn luyện cho HS các nhóm kiến thức cơ
bản sau:
Nhóm kỹ năng chung
10
Nhóm kỹ năng thực hành
Nhóm kỹ năng tư duy
Kỹ năng suy luận, dự đoán
Kỹ năng tổng hợp: Liên hệ các dữ kiện trong bài toán, tóm tắt nội
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.
Thật vô nghĩa nếu yêu cầu HS học thuộc lòng các định lý về các phép
biến đổi tương đương hoặc cách áp dụng nó.
11
Có thể rèn luyện kỹ năng giải toán cho HS theo các con đường khác
nhau
Con đường thứ nhất: Sau khi cung cấp và truyền thụ cho HS vốn
kiến thức cần thiết thì yêu cầu HS áp dụng để gải các bài toán khác nhau theo
mức độ tăng dần.
Con đường thứ hai: Dạy những dấu hiệu đặc trưng, từ đó đưa ra các
dạng toán và định hướng các tao tác cần thiết để giải dạng toán đó.
Con đường thứ ba: Dạy học các hoạt động tâm lý cần thiết đối với
việc vận dụng tri thức.
Ví dụ 3: Giải bất phương trình
x2 2x 3 - x2 6x 11 > 3 x - x 1 (1)
Với bài toán này, HS có thể dễ dàng tìm được điều kiện của BPT
(1 x 3)
Và viết lại BPT dưới dạng :
x2 2x 3 + x 1 > x2 6x 11 + 3 x
Đến đây, HS có hai hướng giải quyết,
Hướng 1 : Nhận thấy đây là phương trình vô tỉ có hai vế không âm nên
để khử dấu căn ta bình phương hai vế, hướng làm này có thể ra đáp số nhưng
chắc chắn khá phức tạp và dễ nhầm lẫn trong tính toán.
Hướng 2 : Nhận xét các số hạng ở từng vế của BPT. Từ đó, đặt BPT
dưới góc nhìn theo quan điểm hàm. Tức là, có thể sử dụng công cụ hàm số dể
giải quyết BPT này không ?.
(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
f(x-1) >f(3-x) x-1 > 3-x x>2
Kết hợp với điều kiện 1 x 3 bất phương trình có nghiệm 2
Việc hình thành và rèn luyện cho HS cần được hình thành trên
những bình diện khác nhau
Kỹ năng vận dụng tri thức trong nội bộ môn Toán thể hiện rõ dưới
dạng giải bài tập toán.
Kỹ năng vận dụng Toán học vào nội dung các môn học khác : sinh
học, vật lỹ, hóa học…
Kỹ năng vận dụng toán học vào thực tiễn đời sống.
Có thể nói, bài tập toán chính là mảnh đất để rèn luyện kỹ năng toán.
Chính vì vậy, việc rèn luyện kỹ năng giải toán cho HS là rất cần thiết, một
trong các chiến lược hiệu quả để rèn luyện kỹ năng giải toán cho HS là cho họ
giải nhiều các bài tập toán học được thể hiện một tri thức toán học nhưng
trong các tình huống khác nhau. Vì vậy, trong quá trình DH, giáo viên cần
tăng cường hoạt động giải toán cho HS.
Rèn luyện kỹ năng toán học cho HS cần quan tâm chú trọng đến những
vấn đề sau:
Cần hướng cho HS biết cách tìm tòi để nhận xét ra những yếu tố đã
cho và yếu tố phải tìm và các mối quan hệ giữa chúng. Nói cách khác, hướng
cho HS biết
cách phân tích đặc điểm bài toán.
Hướng cho HS hình thành mô hình khái quát để giải quyết các bài
toán và các đối tượng cùng loại.
Xác lập mối quan hệ giữa nội dung kiến thức lý thuyết với cách vận
dụng để giải bài tập.
Ngoài ra, cần tạo nhu cầu hứng thú học tập cho HS, khắc phục ảnh
hưởng tiêu cực của thói quen tâm lý bằng cách rèn luyện các mặt sau :
13
+ 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
14
thuộc tập D có một và chỉ một giá trị tương ứng của y thuộc tập số thực R thì
ta có một hàm số. Ta gọi x là biến số, y là hàm số của x. Tập D được gọi là
tập xác định của hàm số.
Định nghĩa trang 35- SGK Đại số 10 nâng cao : “Cho tập hợp khác
rỗng là tập con của R. Hàm số f xác định trên D là một quy tắc tương ứng mỗi số
x thuộc D với 1 và chỉ 1 số, kí hiệu là f(x), số f(x) được gọi là giá trị của hàm số
f tại x. Tập hợp D gọi là tập xác định, x là biến số hay đối số của hàm số.
Sau khi trình bày định nghĩa, SGK đưa ra các ví dụ về hàm số trong
thực tế đó là các hàm số cho bằng bảng. Về cách cho hàm số, SGK Đại số 10
trình bày 3 cách cho hàm số : hàm số cho bằng bảng, hàm số cho bằng biểu
đồ, hàm số cho bằng công thức.
Ví dụ 4 :Khi học về phần hàm số ở lớp 10, giáo viên có thể trình bày 1
trong số những cách cho hàm số là hàm số cho bằng công thức, ví dụ như cho
hàm số s = 50t, trong đó vận tốc trung bình của xe máy là 50 km /h, t là thời
gian xe đi được trong quãng đường s. Từ hàm số trên ta thấy được mối quan
hệ giữa các đại lượng s và t.
1.2.2. Quan điểm hàm số trong dạy học toán ở trường phổ thông
Do đặc tính biểu thị quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng,
một quan hệ phổ biến phản ánh bản chất của hầu như mọi hiện tượng trong
khoa học cũng như trong cuộc sống, hàm số không chỉ xuất hiện trong toán
học mà còn dung để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Trong các giáo trình,
sách giáo khoa toán, hàm số xuất hiện trước hết với tư cách là đối tượng
nghiên cứu, sau đó là công cụ để giải quyết nhiều bài toán thuộc những nội
dung toán học khác như: BĐT và BPT… Cũng vì vai trò quan trọng của nó
mà hàm số là một chủ đề xuyên suốt các chương trình toán bậc trung học của
nhiều thập kỉ qua. Chúng ta biết, trong môn Toán ở THPT, một hàm số có thể
được biểu thị bằng những hệ thống biểu đạt khác nhau. Tuy nhiên sử dụng
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,
lười suy nghĩ, lười tính toán, chưa tích cực tư duy hoạt động trí não tìm tòi
phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề.
Trong giờ học, HS chưa chú ý nghe giảng, không tích cực phát biểu,
xây dựng bài, chủ yếu nghe giảng, tiếp thu kiến thức một cách thụ động nên
dễ quên, không hiểu được bản chất vấn đề.
16
Tuy nhiên, trong dạy học toán ở trường phổ thông. Việc phát triển tư
duy hàm cho HS không có nghĩa là thầy giáo lên lớp và giảng 1 bài giảng về
tư duy hàm. Nhiệm vụ tư duy hàm không tồn tại độc lập so với các nhiệm vụ
truyền thụ kiến thức khác. Muốn phát triển khả năng tư duy hàm cho HS
thầy giáo phải thông qua nội dung kiến thức đã quy định. Trên cơ sở đó tìm
ra giải pháp phát triển tư duy hàm cho HS. Có thể nói, phát triển tư duy hàm
là mục đích kép.
Thực tiễn giáo dục tư duy hàm cho HS phổ thông hiện nay còn gặp
khá nhiều những khó khăn như : trình độ HS còn hạn chế và không đồng đều,
khối lượng kiến thức nhiều trong khi số tiết học dành cho môn toán lại không
nhiều. Hơn thế, những tri thức về hoạt động tư duy hàm không được quy định
rõ ràng trong chương trình nên không được giảng dạy một cách tường minh.
Mà trong toán học, việc xem xét các đối tượng toán học một cách cô lập trong
trạng thái rời rạc sẽ không thấy hết được những mối liên hệ phụ thuộc hay
mối quan hệ nhân quả làm cho HS còn lúng túng trong việc giải quyết các bài
toán. Bên cạnh đó, các tài liệu viết về vấn đề này nói chung còn hạn chế, khó
tiếp cận. Vì vậy còn gây ra không ít những khó khăn cho cả giáo viên và HS.
1.3.2. Những khó khăn sai lầm thường gặp của HS trong khi giải BPT và
BĐT theo quan điểm hàm số
1.3.2.1. Khó khăn
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
x2
2 4 x2
(1)
Sai lầm thường gặp : BPT ( 1) x2 – x – 4 + 4 – x2
x 0
2
2
x x 4 4 x 2 4 x
2
x 2 (2 4 – x 2 )
x2
x0
x 0
2 x 3
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< x < 2).
x 2 (2 4 – x 2 )
Bpt (1) x – x – 4 + 4 – x
x2
2
2
18
x 0
x 0
x 0
2
2
4 x 0 2 x 2
2
2
x x 4 4 x 2 4 x
2 x 3
x2 x 6 0
x 0
2 x 2
Kết luận : f(x) g(x) f(x) + h(x) g(x) + h(x) (1)
h(x) D với D là tập xác định của f(x) g(x).
f(x) + h(x) g(x) + h(x) f(x) g(x), với x thuộc tập xác định của (1).
Ví dụ 6: CMR: a 2 b2 c2 d 2 e2 a(b c d e) với mọi số
thực a,b,c,d,e .
Lời giải: Theo Cô-si ta có:
2
a
b 2 ab ,
4
2
a
c 2 ac ,
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
Áp dụng BĐT Côsi cho các số2x, 2a-x, 2b-x nên M lớn nhất khi chúng
bằng nhau, nhưng điều đó không xảy ra nên M không có GTLN .
19