(SKKN mới NHẤT) SKKN một số kinh nghiệm ôn thi học sinh giỏi lớp 11, chủ đề ‘‘ tìm giới hạn dãy số

MỤC LỤC Nội dung I- MỞ ĐẦU Tran g Lí chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II- NỘI DUNG Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Thuận lợi 2.2 Khó khăn Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 3.1 Giải pháp 1: Tính giới hạn dãy số cách tìm cơng thức số hạng tổng quát dãy số 3.2 Giải pháp 2: Tính giới hạn dãy số cơng thức 3.3 Giải pháp 3: Tính giới hạn dãy số nguyên lý kẹp 13 Bài tập tham khảo 15 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 17 III- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17 Tài liệu tham khảo download by : skknchat@gmail.com 18 I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Dãy số giới hạn dãy số phần mở đầu mơn giải tích, đóng vai trị quan trọng mơn học người học Bài tốn tính giới hạn dãy số thường xuyên xuất kì thi olimpic Tốn, kì thi học sinh giỏi quốc gia thi học sinh giỏi cấp tỉnh Song khái niệm dãy số học sinh làm quen chương trình tốn lớp 11 phần mở đầu giải tích tốn học Các dạng tốn liên quan đến nội dung thường khó học sinh THPT không chuyên, em học sinh không định hướng chưa nắm cách thức để giải toán tính giới hạn dãy số, đặc biệt tốn kì thi học sinh giỏi Qua thực tế giảng dạy chương trình mơn tốn lớp 11 năm qua, việc ôn luyện trực tiếp cho đội tuyển học sinh giỏi mơn tốn lớp 11, nhận thấy phần lớn em học sinh làm toán đơn giản giới hạn dãy số, toán dãy số nằm đề thi học sinh giỏi cấp em học sinh khơng làm làm chưa hồn chỉnh câu Xuất phát từ lý chọn đề tài “ Một số kinh nghiệm ôn thi học sinh giỏi lớp 11, chủ đề: ‘‘ Tìm giới hạn dãy số ’’ Qua nội dung toán đề tài nhằm giúp em học sinh giỏi lớp 11 khơng chun có thêm kiến thức, kĩ giải số tốn tính giới hạn dãy số nhằm đáp ứng cho việc học ôn thi học sinh giỏi mơn tốn lớp 11 Nhiệm vụ đề tài + Nắm định nghĩa dãy số, dãy số tăng, dãy số giảm, dãy số bị chặn, định lý tồn giới hạn dãy số, nguyên lý kẹp để tìm giới hạn dãy số + Nắm cấp số cộng, cấp số nhân tính chất để tìm cơng thức số hạng tổng quát phục vụ cho việc tính giới hạn dãy số + Nắm vững số công thức biết tính tổng tích dãy số hữu hạn có quy luật Đối tượng nghiên cứu Các em học sinh giỏi mơn tốn lớp 11 trường THPT Yên Định Phạm vi nghiên cứu Chỉ xét tốn tính giới hạn số dãy số có quy luật dãy số cho hệ thức truy hồi tuyến tính mà học sinh học chương trình mơn tốn lớp 11 dãy số dùng định lý kẹp để giải Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu vấn đề liên quan đến đề tài + Phương pháp điều tra – quan sát: Quan sát, thăm dò thực trạng để nắm bắt mặt hạn chế, những sai lầm thường gặp học sinh giỏi lớp 11 THPT q trình học chun đề tính giới hạn dãy số download by : skknchat@gmail.com + Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy thực nghiệm đối chứng số lớp học cụ thể để xem xét tính khả thi hiệu biện pháp Kết thực nghiệm sư phạm xử lý phương pháp thống kê toán học khoa học giáo dục II NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Định nghĩa dãy số: Một hàm số u xác định tập hợp số nguyên dương dãy số vô hạn ( hay gọi tắt dãy số ) gọi Người ta thường kí hiệu dãy số u = u(n) 1.2 Dãy số tăng, dãy số giảm + Dãy số gọi dãy số tăng + Dãy số gọi dãy số giảm 1.3 Dãy số bị chặn.  + Dãy số gọi bị chặn tồn M cho + Dãy số gọi bị chặn tồn m cho + Dãy số gọi bị chặn tồn m M cho  1.4 Cấp số cộng 1.4.1 Định nghĩa: Cấp số cộng dãy số ( hữu hạn hay vô hạn ) mà đó, kể từ số hạng thứ hai, số hạng tổng số hạng đứng trước số d không đổi, nghĩa là cấp số cộng Số d gọi công sai cấp số cộng 1.4.2 Số hạng tổng quát: Nếu cấp số cộng có số hạng đầu cơng sai d số hạng tổng qt xác định theo công thức sau: 1.4 Tổng n số hạng cấp số cộng: Giả sử cấp số cộng Với số nguyên dương n, gọi tổng n số hạng Khi đó, ta có: 1.5 Cấp số nhân download by : skknchat@gmail.com 1.5.1 Định nghĩa: Cấp số nhân dãy số ( hữu hạn hay vô hạn ) mà đó, kể từ số hạng thứ hai, số hạng tích số hạng đứng trước số q khơng đổi, nghĩa là: cấp số nhân Số q gọi công bội cấp số nhân 1.5.2 Số hạng tổng quát: Nếu cấp số nhân có số hạng đầu bội số hạng tổng qt xác định theo công thức sau: 1.5.3 Tổng n số hạng cấp số nhân: Giả sử cấp số nhân với cơng bội tính theo cơng thức: cơng tổng n số hạng 1.6 Phương trình sai phân tuyến tính đơn giản 1.6.1 Phương trình sai phân tuyến tính cấp một: Phương trình sai phân tuyến tính cấp có dạng 1.6.2 Phương trình sai phân tuyến tính cấp hai: Phương trình sai phân tuyến tính cấp hai có dạng 1.7 Nguyên lý kẹp Cho ba dãy số Nếu ; thỏa mãn 1.8 Định lý tồn giới hạn dãy số Định lý: Một dãy số tăng ( giảm ) bị chặn ( ) có giới hạn 1.9 Phương pháp quy nạp toán học Để chứng minh mệnh đề liên quan đến số tự nhiên n mà khơng thể thử trực tiếp làm sau: Bước 1: Kiểm tra mệnh đề với n = Bước 2: Giả thiết mệnh đề với số tự nhiên thiết quy nạp ), chứng minh với n = k + với ( gọi giả Đó phương pháp quy nạp tốn học, hay cịn gọi tắt phương pháp quy nạp Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Thuận lợi: Trong năm gần công tác bồi dưỡng cho học sinh giỏi khối 11 nhà trường BGH quan tâm Chất lượng học sinh download by : skknchat@gmail.com nâng cao, đa số em có ý thức học tập, thầy tổ tốn hăng say nhiệt tình vấn đề ôn luyện cho đội tuyển học sinh giỏi 2.2 Khó khăn: Tuy chất đội tuyển nâng cao, em học sinh cịn có khoảng cách định, kiến thức phần giới hạn dãy số trình bày sách giáo khoa kiến thức bản, tài liệu tham khảo cho học sinh giáo viên chuyên đề giới hạn dãy số khơng nhiều Tuy nhiên tốn tính giới hạn dãy số kì thi học sinh giỏi cấp lại khó đa dạng, cần vận dụng nhiều kiến thức, nhiều kĩ giải tốn Được tổ Tốn trường THPT Yên Định trực tiếp phân công dạy chuyên đề giới hạn dãy số cho đội tuyển học sinh giỏi Tốn khối 11, tơi nhận thấy em học sinh gặp nhiều khó khăn việc giải tốn tính giới hạn dãy số Vì thơng qua đề tài mong phần giúp em học sinh giải thành thạo tốn tính giới hạn dãy số, đặc biệt toán giới hạn dãy số đề thi học sinh giỏi cấp Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 3.1 Giải pháp 1: Tính giới hạn dãy số cách tìm cơng thức số hạng tổng quát dãy số Phương pháp giải: Sử dụng cơng thức tính tổng n số hạng cấp số cộng, cấp số nhân, sử dụng cách giải số phương trình sai phân tuyến tính cấp cấp để tìm cơng thức số hạng tổng qt, từ suy giới hạn dãy số cần tính + Dùng cấp số cộng cấp số nhân: Bài 1: Cho dãy xác định sau: Tìm Giải : Từ điều kiện đề suy ra  Do dãy cấp số cộng với công sai Vậy download by : skknchat@gmail.com Bài 2: Cho dãy xác định sau: Hãy tìm số hạng tổng qt tính giới hạn Giải : Mấu chốt tốn tìm số hạng tổng quát Ta có (2) với Đặt Khi từ (2) ta có Như với lập thành cấp số nhân với q=2 Ta có: = Hay Vậy : Cho dãy số xác định sau: Bài Hãy tìm số hạng tổng qt Giải: tính giới hạn Từ giả thiết ta có: Đặt Khi từ (3) ta có (3) với với lập thành cấp số cộng với công sai d=1 Ta có: Hay Bài 4: ( HSG Tỉnh Nghệ An năm 2016 ) Cho dãy số xác định bởi: download by : skknchat@gmail.com Tìm cơng thức số hạng tổng quát tính giới hạn dãy số Giải: Từ giả thiết ta có: với (4) Đặt Khi từ (4) ta có lập thành cấp số nhân với với Ta có: Vậy Bài 5: ( HSG Tỉnh Nghệ An năm 2017 ) Cho dãy số Tìm cơng thức số hạng tổng quát Giải: Ta có xác định bởi: tính giới hạn dãy số Đặt Vậy Bài 6: Cho dãy số xác định bởi: với Hãy tính giới hạn dãy số Giải: download by : skknchat@gmail.com Ta có Đặt , ta lập thành cấp số nhân với công bội q=2 Vậy + Dùng cách giải phương trình sai phân tuyến tính cấp cấp Bài 7: Cho dãy số xác định bởi: Hãy tìm số hạng tổng qt Giải: tính giới hạn Phương trình đặc trưng có nghiệm , Ta có Thay vào phương trình ( ) ta được: Với n=1 ta 3a+b=2 Với n=2 ta 5a+b=4 Ta có Vì nên Suy hay Vậy Bài 8: Cho dãy số xác định bởi: (8) Hãy tìm số hạng tổng quát Giải: Phương trình đặc trưng Ta có tính giới hạn có nghiệm , * n Thay u vào phương trình (8) ta được: Do download by : skknchat@gmail.com Vì nên Vậy Hay Bài 9: Cho dãy số xác định bởi: Hãy tìm số hạng tổng quát Giải: Phương trình đặc trưng Khi Từ Vậy tính giới hạn có nghiệm ta có hệ phương trình: Do Bài 10: Cho dãy số xác định bởi: Hãy tìm số hạng tổng qt Giải: Phương trình đặc trưng tính giới hạn Khi với * Thay u n vào (10) ta được: Từ có nghiệm kép ta có hệ phương trình Suy Vậy 3.2 Giải pháp 2: Tính giới hạn dãy số công thức Ta ý số công thức sau đây: download by : skknchat@gmail.com 1) 2) 3) 4) Sau ta xét số tốn vận dụng cơng thức nêu Bài 1: Tính Ta có Bài 2: Tính Giải: Ta có Bài 3: Tìm giới hạn dãy số biết: Ta có = = Vậy Bài 4: Tính Giải: Ta có: 10 download by : skknchat@gmail.com Nhận xét : Để tính tổng hữu hạn ta thường biểu diễn dạng Bài 5: Tính Giải: Ta có ; ; Do đó: đa thức bậc có hệ số bậc Và đa thức bậc Do đó: Bài 6: Cho dãy số Đặt Giải: có hệ số bậc xác định sau: , tính Dễ thấy: Theo ta có : 11 download by : skknchat@gmail.com Suy Do Mặt khác, từ ta suy Bằng quy nạp ta chứng minh được : Từ ta có : Cho dãy số thỏa mãn: Bài Hãy tìm Giải: Dễ thấy Từ giả thiết ta có Đặt ta Do Vậy Bài 8: ( HSG Tỉnh Nghệ An, năm 2010 ) Cho dãy số Tìm Giải: thỏa mãn với 12 download by : skknchat@gmail.com Ta có Với n : (1) (2) Từ (1) (2) ta có Suy suy = Nhận xét : Để tính tích hữu hạn ta thường biểu diễn dạng Bài 9: ( HSG Tỉnh Lạng Sơn năm 2012 ) Cho dãy số xác định bởi: Hãy tìm Giải: Vì nên Giả sử dãy số có giới hạn a dãy số tăng ( vơ lý ) Do Ta có: 13 download by : skknchat@gmail.com 3.3 Giải pháp 3: Tính giới hạn dãy số nguyên lý kẹp Phương pháp giải: Định lý: Cho ba dãy số Nếu Bài 1: Cho dãy số ; thỏa mãn xác định bởi: Chứng minh rằng: a) b) Từ suy Giải: a) Chứng minh phương pháp quy nạp b) Chứng minh quy nạp ta có: Từ suy Bài 2: Cho dãy số xác định bởi: Chứng minh rằng: a) b) Từ suy Giải: a) Chứng minh phương pháp quy nạp b) Ta có: 14 download by : skknchat@gmail.com Đặt , ta có Bằng quy nạp ta chứng minh được: Suy Vậy Bài 3: Tìm giới hạn dãy số với Giải: Ta có Nên Vì Bài 4: Cho dãy số thỏa mãn Chứng minh dãy Xét dãy nên không bị chặn xác định Tìm Giải: Ta chứng minh quy nạp Thật vậy: Với n = 1, ta có nên khẳng định Giả sử khẳng định với n = k Ta có Vậy Do dãy số cho khơng bị chặn Ta có Bằng cách cộng đẳng thức ( với k = 1, 2, …, n ) ta được: 15 download by : skknchat@gmail.com Vì Vậy Bài 5: Cho dãy số xác định Tìm Giải: Vì Do dãy tăng, suy Mặt khác, ta có Do Thay vào (*) ta Vì: nên: Bài 6: Cho dãy số minh dãy số Giải: Từ giả thiết ta có Vì thỏa mãn Chứng có giới hạn , dãy số dãy tăng , 16 download by : skknchat@gmail.com Mà nên: Bài tập tham khảo Bài ( HSG Tỉnh Nghệ An, năm 2019 ) Cho dãy số Hãy tìm số hạng tổng quát tính giới hạn Bài ( HSG Tỉnh Hà Tĩnh, năm 2019 ) Cho dãy số Đặt hạn xác định bởi: Chứng minh dãy thỏa mãn có giới hạn hữu hạn tính giới Bài ( HSG Tỉnh Bắc Ninh năm 2019 ) Cho dãy số xác định bởi: Tính giới hạn Bài ( HSG Tỉnh Vĩnh Phúc, năm 2019 ) Cho dãy số Đặt thỏa mãn Tính Bài ( HSG Tỉnh Hà Nam, năm 2019 ) Cho dãy số thỏa mãn 17 download by : skknchat@gmail.com công thức tổng quát dãy số Tính Tìm Bài ( Đề thi olimpic 30 – năm 2000 ) Cho dãy số thỏa mãn Tính Bài ( Đề thi olimpic 30 – năm 2006 ) Cho dãy số thỏa mãn Tính Đặt Bài Cho dãy số thỏa mãn Tìm Bài ( HSG Tỉnh Thanh Hóa năm 2018 ) Cho dãy số thỏa mãn Tính giới hạn Bài 10 ( HSG Tỉnh Nghệ An năm 2018 ) Cho dãy số xác định bởi: 18 download by : skknchat@gmail.com Tính giới hạn Hiệu SKKN + Trước áp dụng sáng kiến, thấy phần lớn em học sinh giỏi mơn tốn lớp 11 ngại học gặp nhiều khó khăn giải tốn thuộc chủ đề: ‘‘ Tìm giới hạn dãy số ’’ Tuy nhiên sau áp dụng giải pháp nêu trên, hầu hết em đội tuyển học sinh mơn tốn lớp 11 hăng say làm thành thạo tốn tìm giới hạn dãy số + Giúp thân dạy học có hiệu quả, có nhiều động lực để tiếp tục cố gắng tìm tịi sáng tạo q trình thực nhiệm vụ chuyên môn + Chia sẻ kinh nghiệm thân với đồng nghiệp học hỏi từ đồng nghiệp để tìm cách dạy học phù hợp học sinh giỏi mơn tốn 11 + Giúp em học sinh có hứng thú, có động lực có niềm tin để học tập chủ đề: ‘‘ Tìm giới hạn dãy số ’’ + Giúp học sinh tiến nhanh việc làm tập tìm giới hạn dãy số từ đạt kết cao kì thi học sinh giỏi cấp III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ + Đề tài nêu số phương pháp tìm giới hạn dãy số có dạng đặc biệt dãy số cho phương trình sai phân tuyến tính cấp cấp hai Từ phương pháp giúp em đội tuyển học sinh giỏi Toán lớp 11 giải thành thạo tốn tìm giới hạn dãy số kì thi học sinh giỏi cấp + Phương pháp sử dụng cấp số cộng cấp số nhân để tìm cơng thức số hạng tổng qt dãy số thực dễ hiểu học sinh, cịn phương pháp sử dụng phương trình sai phân tuyến tính cịn xa lạ học sinh, cần có nhiều thời gian để em học sinh tiếp thu nội dung + Với thời gian nghiên cứu khả có hạn, tơi hy vọng đề tài giúp ích phần cho thầy, cô giáo em học sinh lớp 11 trường THPT việc học ôn thi học sinh giỏi + Kết thực nghiệm đề tài sở đề khẳng định đề tài thiết thực, mang lại hiệu cho người dạy người học, tư liệu hữu ích cho bạn đồng nghiệp tham khảo, vận dụng Khả ứng dụng đề tài vào thực tiễn dạy học nhà trường khả thi đề tài cịn phát triển mở rộng, phạm vi nghiên cứu để phù hợp với nhiều đối tượng học sinh Tài liệu tham khảo 19 download by : skknchat@gmail.com Nguyễn Huy Đoan: Đại số & giải tích 11 nâng cao, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Huy Đoan: Bài tập Đại số & giải tích 11 nâng cao, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Qúy Dy: Tuyển tập 200 thi vơ địch Tốn –Tập 3, Nhà xuất Giáo dục Tuyển tập đề thi OLIMPIC 30 – Mơn Tốn lần thứ VI - 2000, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Tuyển tập đề thi OLIMPIC 30 – Mơn Tốn lần thứ VIII - 2002, Nhà xuất Giáo dục Tuyển tập đề thi OLIMPIC 30 – Mơn Tốn lần thứ XII - 2006, Nhà xuất Giáo dục Xác nhận thủ trưởng đơn vị Thanh hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Trịnh Hữu Thực 20 download by : skknchat@gmail.com ... đề tài “ Một số kinh nghiệm ôn thi học sinh giỏi lớp 11, chủ đề: ‘‘ Tìm giới hạn dãy số ’’ Qua nội dung toán đề tài nhằm giúp em học sinh giỏi lớp 11 không chuyên có thêm kiến thức, kĩ giải số. .. tính giới hạn dãy số nhằm đáp ứng cho việc học ôn thi học sinh giỏi mơn tốn lớp 11 Nhiệm vụ đề tài + Nắm định nghĩa dãy số, dãy số tăng, dãy số giảm, dãy số bị chặn, định lý tồn giới hạn dãy số, ... tin để học tập chủ đề: ‘‘ Tìm giới hạn dãy số ’’ + Giúp học sinh tiến nhanh việc làm tập tìm giới hạn dãy số từ đạt kết cao kì thi học sinh giỏi cấp III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ + Đề tài nêu số phương