(SKKN mới NHẤT) SKKN rèn luyện kỹ năng ứng dụng lý thuyết đa thức đối xứng vào chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Trong đại số sơ cấp nói chung mảng kiến thức bất đẳng thức nói riêng, nhiều toán trở nên đơn giản ta biết vận dụng kiến thức phương pháp môn toán cao cấp vào việc giải chúng Một phương pháp hiệu ứng dụng lý thuyết đa thức đối xứng Biết phát ứng dụng kết lý thuyết đa thức đối xứng làm cho nhiều toán trở nên đơn giản Ứng dụng trở thành phương pháp giải thống cho nhiều loại toán đại số sơ cấp mà ta lợi dụng tính đối xứng Hơn nữa, phương pháp phát huy hiệu tính độc lập, sáng tạo phát triển tư logic, óc phân tích cho học sinh Đối với toán chứng minh bất đẳng thức đề thi, đề thi học sinh giỏi, thường toán vận dụng cao, khơng có cách giải theo khn mẫu nên đa số học sinh thấy ngại, chí bỏ qua khơng làm loại Chính lý nên chọn đề tài: “Rèn luyện kỹ ứng dụng lý thuyết đa thức đối xứng vào chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông”, với mong muốn khắc phục phần hạn chế nêu trên, góp phần nhỏ bé phục vụ công tác giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi tốn Rất mong đồng chí, đồng nghiệp quan tâm, góp ý phê bình, bổ sung để sáng kiến kinh nghiệm tơi hồn thiện 1.2 Mục đích nghiên cứu Tơi mạnh dạn đưa phương pháp áp dụng toán cao cấp vào giải toán sơ cấp cho học sinh thông qua đề tài nhằm mục đích sau: - Phát triển tư logic, sáng tạo, khả tổng hợp, so sánh, phân tích học sinh - Thông qua đề tài giúp học sinh biết vận dụng lý thuyết đa thức đối xứng vào toán chứng minh bất đẳng thức, giúp học sinh thấy tự tin có hứng thú gặp tốn download by : skknchat@gmail.com - Tơi hy vọng đề tài nhỏ bé giúp bạn đồng nghiệp tham khảo thêm phương pháp chứng minh bất đẳng thức, giúp cho việc dạy học mơn Tốn, cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu cao 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu hướng tiếp cận, phương pháp kĩ vận dụng lý thuyết đa thức đối xứng vào toán chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu - Khảo sát, điều tra từ thực tế dạy học - Phương pháp đối chứng - Phương pháp tổng hợp, so sánh đúc rút kinh nghiệm PHẦN NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Đa thức P(x,y) gọi đa thức đối xứng hai biến x, y khơng thay đổi đổi chỗ x y, nghĩa là: P(x,y) = P(y,x) 2.1.2 Các đa thức gọi đa thức đối xứng sở biến x,y Mọi đa thức đối xứng P(x,y) biến x,y biểu diễn dạng đa thức biến 2.1.3 Mỗi tổng lũy thừa dạng đa thức bậc m biểu diễn Chẳng hạn như: download by : skknchat@gmail.com 2.1.4 Với m > n , ta có: Cơng thức Waring 2.1.5 Đa thức P(x,y,z) gọi đa thức đối xứng ba biến x, y ,z khơng thay đổi với hoán vị x, y, z, nghĩa là: P(x,y,z) = P(y,x,z) = P(y,z,x) = P(z,x,y) = P(z,y,x) = P(x,z,y) 2.1.6 Các đa thức gọi đa thức đối xứng sở biến x,y,z Mọi đa thức đối xứng P(x,y,z) biến x,y,z biểu diễn dạng đa thức 2.1.7 Mỗi tổng lũy thừa ta có: Chẳng hạn như: 2.2 Thực trạng vấn đề Trong thực tế giảng dạy trường trung học phổ thông , học sinh gặp nhiều khó khăn “ ngại ” giải tốn chứng minh bất đẳng thức Bởi vì, toán chứng minh bất đẳng thức thường vận dụng cao, lại khơng có cách giải theo khuôn mẫu, không theo phương pháp download by : skknchat@gmail.com định nên học sinh khó xác định hướng giải toán Khi gặp toán chứng minh bất đẳng thức, em thường lúng túng, thụ động, đâu, phân tích tốn nào, dẫn đến thực trạng phần lớn em khơng có hứng thú, thiếu tự tin, chí chấp nhận bỏ qua toán chứng minh bất đẳng thức Thực việc kiểm tra số tập chứng minh bất đẳng thức trước áp dụng đề tài vào giảng dạy hai lớp 10B1, 10B2, thu kết sau: Điểm Lớp Sĩ Số Điểm giỏi Điểm 10B1 42 12 16 10 10B2 40 10 17 11 trung bình Điểm yếu Bất đẳng thức kiến thức khó khơng thể thiếu vốn kiến thức học sinh phổ thông, học sinh khá, giỏi Bởi vậy, thấy việc hướng dẫn học sinh số phương pháp chứng minh bất đẳng thức việc làm cần thiết để giúp học sinh có thêm kiến thức kĩ chứng minh bất đẳng thức, góp phần tạo nên hứng thú, kích thích tinh thần say mê học tốn cho học sinh 2.3 Giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Đối với toán chứng minh bất đẳng thức liên quan đến đa thức đối xứng hai biến x, y Ta áp dụng kết đa thức đối xứng để chứng minh nhiều bất đẳng thức Cơ sở phương pháp là: -Giả sử x,y số thực Muốn tồn số x,y xác định điều kiện: điều kiện có đủ download by : skknchat@gmail.com Muốn cho số x,y số thực khơng âm, điều kiện có đủ là: Giả sử cho đa thức đối xứng đa thức ta cần phải chứng minh lấy giá trị không âm với giá trị thực x,y ( với x, y khơng âm bất kì, với giá trị x,y cho a số thực cho trước) tùy theo điều kiện toán Muốn vậy, ta phải thực bước sau: Bước 1: Biểu thị biểu thức qua Bước 2: Trong đa thức số khơng âm , thay , ta được đa thức biểu thức qua Vậy ta có Bước 3: Chứng minh với giá trị không âm điều kiện cho, đa thức với lấy giá trị không âm Thơng thường cách làm dễ chứng minh bất đẳng thức cho Tôi mạnh dạn đưa phương pháp dùng kiến thức toán cao cấp để giải toán đại số sơ cấp vào giảng dạy cho học sinh lớp 10, 11, 12, đặc biệt học sinh khá, giỏi để kích chủ động, tìm tịi, sáng tạo em việc khám phá vấn đề mới, tri thức Sau tốn chọn lọc mà tơi sử dụng để minh họa cho giải pháp nêu Quy ước: download by : skknchat@gmail.com Bài toán 1: Cho x y số thực thỏa mãn điều kiện Chứng minh rằng: Lời giải: Đặt ta có Bước 1: Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có: Bước 2: Bước 3: Chứng minh Thật vậy, theo giả thiết nên (đpcm) Đẳng thức xảy Bước 1: Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có Bước 2: download by : skknchat@gmail.com Bước 3: Chứng minh Thật vậy, theo giả thiết nên (đpcm) Đẳng thức xảy Tương tự câu a), câu b) ta có kết quả: (đpcm) Đẳng thức xảy Mở rộng: Bằng quy nạp toán học ta chứng minh kết sau: “ Nếu n số tự nhiên ta có Đẳng thức xảy Lưu ý: Cho c giá trị khác ta có tốn khác chung cách làm Bài toán 2: Chứng minh với x,y ta có Lời giải: (1) Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có: download by : skknchat@gmail.com với x, y (đpcm) Đẳng thức xảy Bài toán 3: Cho Chứng minh rằng: Lời giải: Bước 1: Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có: Bước 2: Bước 3: ln (đpcm) Bước 1: Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có: download by : skknchat@gmail.com Bước 2: Bước 3: Chứng minh Vì x, y hai số thực Do ln (đpcm) Bài toán 4: Chứng minh với x, y khơng âm ta có bất đẳng thức: Lời giải: Đặt (1) trở thành: Chứng minh Từ giả thiết tốn ta có , từ suy download by : skknchat@gmail.com Do (đpcm) Đẳng thức xảy Bước 1: Đặt (2) trở thành: Bước 2: Áp dụng kết 2.1.3 đa thức đối xứng ta có: Bước 3: Chứng minh Thật vậy, (đpcm) Đẳng thức xảy 2.3.2 Đối với toán chứng minh bất đẳng thức liên quan đến đa thức đối xứng ba biến x, y, z Quy ước: Lưu ý: Với x, y, z số thực hiển nhiên ta có: Đẳng thức xảy Đặt đa thức đối xứng x, y, z 10 download by : skknchat@gmail.com Áp dụng kết 2.1.7 đa thức đối xứng ta có: Vì Bài tốn Chứng minh với x ,y, z thỏa mãn điều kiện Lời giải: Để giải toán ta chứng minh bất đẳng thức kép Thật vậy, áp dụng kết 2.1.7 đa thức đối xứng ta có: +) Vì theo (**): +) nên ta có ln Vậy ta có đpcm Bài tốn Chứng minh bất đẳng thức: Lời giải: 11 download by : skknchat@gmail.com Áp dụng kết 2.1.7 đa thức đối xứng ta có: ln (**)(đpcm) Bài tốn Chứng minh a, b, c độ dài cạnh tam giác thì: Lời giải: Vì a, b, c ba cạnh tam giác nên ta đặt x = a + b- c, y = a + c – b, z = b + c – a x, y, z số dương Khi đó : Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành : Đặt Áp dụng kết 2.1.7 đa thức đối xứng ta có: Dễ thấy bất đẳng thức cuối bất đẳng thức Vậy bất đẳng thức cho chứng minh 12 download by : skknchat@gmail.com 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp Nhà trường - Đối với hoạt động giáo dục thân: Để kiểm chứng hiệu SKKN, chọn lớp 10B1; 10B2 với tương đồng mặt sĩ số, trình độ nhận thức, lực cá nhân Lớp 10B1 lớp đối chứng; lớp 10B2 lớp thực nghiệm Kết khảo sát chưa áp dụng đề tài vào giảng dạy sau: Bảng 1: Lớp Sĩ số Giỏi Khá Trung bình SL SL % SL % 10B1 42 9,5 12 28,6 16 38,1 10 23,8 0 10B2 40 7,5 10 25 40 27,5 0 11 % Kém SL 16 % Yếu SL % Với lớp thực nghiệm (10B2), cho em tiếp cận với phương pháp nghiên cứu Sau tơi đề kiểm tra cho lớp để kiểm tra, đánh giá so sánh, kết sau: Bảng 2: Lớp Sĩ số Giỏi Khá SL % Trung bình SL % Yếu SL % Kém SL % SL % 10B1 42 11,9 10 23,8 17 40,5 10 23,8 0 10B2 40 22,5 15 37,5 11 27,5 12,5 0 So sánh bảng ta thấy, lớp thực nghiệm 10B2 số học sinh giỏi tăng lên đáng kể, số học sinh yếu giảm xuống Thấy có hiệu rõ rệt, áp dụng phương pháp cho tất lớp tơi giảng dạy thu kết tốt - Đối với đồng nghiệp: Tôi giới thiệu đề tài trước tổ chuyên môn tất thành viên tổ hưởng ứng Với lớp mà giáo viên thực theo phương pháp 13 download by : skknchat@gmail.com nêu thu kết đáng mừng giáo viên học sinh Với phương pháp giáo viên kích thích tính sáng tạo học sinh; tạo hứng thú học tập cho học sinh; giúp học sinh chủ động sáng tạo việc khám phá tri thức Bên cạnh phương pháp cịn giúp giáo viên trau dồi chun mơn - Đối với học sinh: Với phong cách trình bày đề tài giúp em học sinh học sinh khá, giỏi rèn luyện lực vận vụng lý thuyết học vào giải toán Biết phát ứng dụng lý thuyết đa thức đối xứng làm cho nhiều toán trở nên đơn giản Các em tỏ thích thú với phương pháp mẻ, có em gặp tốn tưởng chừng bế tắc cuối lại giải nhờ phương pháp Nhiều bất ngờ em phát vấn đề tương tự lí thú từ kiến thức mà em có Việc mạnh dạn đưa kiến thức phương pháp toán học cao cấp, cụ thể ứng dụng lý thuyết đa thức đối xứng để giải toán chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với kiến thức phương pháp hoàn toàn mẻ, tạo động lực thúc đẩy học sinh tìm tịi, sáng tạo cách tích cực, tạo lý thú đặc biệt cho học sinh, rèn luyện tốt kỹ giải tốn, kích thích trí tuệ phát triển, có vai trị quan trọng khơng thể thiếu nghiên cứu khoa học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua việc đưa toán cụ thể, vận dụng linh hoạt kết lý thuyết đa thức đối xứng để giải toán chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông phần khắc phục hạn chế việc dạy học dạng tốn khó Học sinh cảm thấy hứng thú 14 download by : skknchat@gmail.com với phương pháp mẻ hiệu việc giải toán chứng minh bất đẳng thức 3.2 Kiến nghị Phương pháp ứng dụng toán học cao cấp vào giải toán sơ cấp áp dụng phần lớn trường chuyên để bồi dưỡng học sinh giỏi quốc gia, quốc tế Nó cịn mẻ chưa áp dụng rộng rãi trường trung học phổ thông Tôi mong muốn phương pháp mẻ không phần hiệu sử dụng ngày rộng rãi tích cực việc dạy học trường phổ thông, để bồi dưỡng học sinh giỏi toán Trên kinh nghiệm nhỏ mà thân đúc rút q trình giảng dạy, chắn khơng tránh khỏi có thiếu sót Rất mong đồng chí, đồng nghiệp quan tâm, góp ý kiến xây dựng, bổ sung để SKKN tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! 15 download by : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Mậu (chủ biên), Nguyễn Văn Ngọc, Chuyên đề đa thức đối xứng áp dụng, NXB Giáo dục, năm 2009 Nguyễn Bá Kim, Phương pháp dạy học mơn Tốn – Tập 1,2, NXB Giáo dục, năm 1992 Lê Hồng Đức, Phương pháp giải toán bất đẳng thức, NXB Hà Nội , năm 2003 Tạp chí Tốn học tuổi trẻ , NXB Giáo dục Thanh Hóa , ngày 21 tháng năm 2018 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người thực hiện: Vũ Thị Minh Phượng 16 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 PHẦN NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 13 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 14 3.2 Kiến nghị 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 17 download by : skknchat@gmail.com SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HẬU LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐA THỨC ĐỐI XỨNG VÀO CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Người thực hiện: Vũ Thị Minh Phượng Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực mơn: Tốn 18 download by : skknchat@gmail.com THANH HÓA NĂM 2018 ... Khi đó : Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành : Đặt Áp dụng kết 2.1.7 đa thức đối xứng ta có: Dễ thấy bất đẳng thức cuối bất đẳng thức Vậy bất đẳng thức cho chứng minh 12 download by : skknchat@gmail.com... vận dụng linh hoạt kết lý thuyết đa thức đối xứng để giải toán chứng minh bất đẳng thức cho học sinh trung học phổ thông phần khắc phục hạn chế việc dạy học dạng tốn khó Học sinh cảm thấy hứng... skknchat@gmail.com SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HẬU LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐA THỨC ĐỐI XỨNG VÀO CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC CHO HỌC SINH TRUNG