Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 64 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
64
Dung lượng
556,84 KB
Nội dung
Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Định lý là một mệnh đề đúng vì thế nó là kiến thức cơ bản và có giá trị về phương diện suy luận và ứng dụng trong chương trình toán nói chung cũng như chương trình toán trung học phổ thông nói riêng. Có rất nhiều định lý nổi tiếng có vai trò quan trọng trong nghành toán học như định lý Fermat, định lý Chebyshev, định lý Bunhia, định lý Cauchy….trong đó có định lý Vi-ét. Do có đặc thù đặc biệt gồm định lý thuận và định lý đảo nên nó có nhiều ứng dụng quan trọng, có vai trò “móc chìa khóa” mở ra các hướng giải quyết cho những bài toán liên quan đến phương trình bậc hai, hệ phương trình…. Những ứng dụng phong phú của định lý Vi-ét đã góp phần làm đa dạng các bài tập về phương trình bậc hai, quy về phương trình bậc hai, các bài toán liên quan đến nghiệm số của phương trình bậc hai, những thuật giải phương trình, hệ phương trình độc đáo. Việc vận dụng hệ thức Vi-ét vào giải toán đã tạo được hứng thú giải bài tập cho học sinh, hình thành cho học sinh những lý tưởng phong phú, trau dồi tư duy và óc sáng tạo cho các em. Tuy nhiên, còn rất nhiều ứng dụng của định lý Vi-ét mà hầu như học sinh chưa nắm được. Với việc hệ thống một cách tương đối đầy đủ và cụ thể theo từng dạng cùng phương pháp giải và bài tập áp dụng nhằm cung cấp thêm tài liệu cho học sinh và giáo viên thuận lợi trong quá trình học tập, cùng với sự say mê của bản thân, ham muốn học hỏi, tìm tòi mong muốn có được kiến thức vững vàng hơn về các bài toán ứng dụng của định lý Vi-ét mà tôi chọn đề tài “Ứng dụng định lý Vi-ét để giải số toán trung học phổ thông”. Lê Thị Thanh Thảo 1 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu Cung cấp thêm tài liệu cho giáo viên và học sinh thuận lợi trong quá trình học tập và giảng dạy, từ đó nâng cao chất lượng dạy và học trong nhà trường phổ thông. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận, ứng dụng của định lý Vi-ét. - Tìm hiểu thực trạng dạy và học định lý Vi-ét ở một số trường trung học phổ thông. - Xây dựng hệ thống bài tập về một số ứng dụng của định lý Vi-ét. - Tiến hành thực nghiệm để kiểm tra tính khả thi của khóa luận. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận. - Phương pháp tổng kết kinh nghiệm. - Phương pháp thực nghiệm. Cấu trúc đề tài Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục đích nghiên cứu 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 4. Phương pháp nghiên cứu Nội dung Chương 1. Cơ sở lý luận Chương 2. Ứng dụng của định lý Vi-ét để giải các bài toán trung học phổ thông. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. Kết luận. Lê Thị Thanh Thảo 2 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp NỘI DUNG Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Định lý Vi-ét 1.1.1 Định lý Vi-ét Toán học 1.1.1.1 Định lý thuận Nếu phương trình bậc n an x n an 1 x n 1 a1 x a0 a có n nghiệm x1 , x2 , , xn (các nghiệm không nhất thiết phân biệt) thì ta có hệ thức Vi-ét sau: x1 x2 xn an1 an x1 x2 x1 x3 x1 xn x2 x3 x2 xn xn 1 xn xi xi xi 1 1i1 i2 n k k x1 x2 xn 1 k an an an k an a0 an 1.1.1.2 Định lý đảo Cho n số thực tùy ý 1 , , , n Đặt S1 1 n S 1 2 n1 n ………………………… Sk 1i1 i2 n i1 i2 ik ………………………………. S n 1. n Lê Thị Thanh Thảo 3 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Khi đó 1 , , , n là các nghiệm của phương trình: k n x n S1 x n 1 1 Sk x n k 1 Sn 1.1.1.3 Ví dụ Định lý Vi-ét đối với phương trình bậc ba. Định lý thuận Cho phương trình bậc ba: ax3 bx cx d a Giả sử phương trình có ba nghiệm x1 , x2 , x3 (các nghiệm không nhất thiết phải phân biệt). b x1 x2 x3 a c Khi đó x1 x2 x2 x3 x1 x3 a d x1 x2 x3 a Định lý đảo Giả sử cho 3 số thực x1 , x2 , x3 Đặt S1 x1 x2 x3 S x1 x2 x2 x3 x1 x3 S3 x1 x2 x3 Khi đó x1 , x2 , x3 là các nghiệm của phương trình: x3 S1 x S2 x S3 1.1.2 Nội dung định lý Vi-ét nhà trường phổ thông 1.1.2.1 Định lý thuận Nếu phương trình bậc hai ax bx c a có hai nghiệm x1 , x2 thì b x1 x2 a c x x a Lê Thị Thanh Thảo 4 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp 1.1.2.2 Định lý đảo Nếu hai số u và v có tổng u + v = S và tích u.v = P thì u và v là nghiệm của phương trình: X SX P Điều kiện cần và đủ để tồn tại hai số u và v là S2 ≥ 4P. 1.2 Một số ứng dụng định lý Vi-ét để giải toán Trung học phổ thông 1.2.1 Bài toán nhẩm nghiệm phương trình bậc hai Ví dụ: Không giải phương trình, hãy tìm nghiệm các phương trình sau: a, x 3x b, x x c, x x d, x 12 x 17 Giải a, x 3x Ta có: a + b + c = 1 – 3 + 2 = 0 x Phương trình có hai nghiệm x2 b, x x Ta có: a – b + c = 1 + 7 – 8 = 0 x 1 Phương trình có hai nghiệm x c, x x Ta có: a – b + c = 2 – 5 + 3 = 0 x1 1 Phương trình có hai nghiệm x2 d, x 12 x 17 Ta có: a + b + c = 5 + 12 – 17 = 0 x1 Phương trình có hai nghiệm . x2 17 Lê Thị Thanh Thảo 5 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp 1.2.2 Bài toán tính giá trị biểu thức đối xứng nghiệm phương trình bậc hai Ví dụ 1: Giả sử phương trình ax bx c a có hai nghiệm x1 , x2 Hãy lập phương trình có nghiệm như sau: a, x1 và x2 d, x1 x2 và x1.x2 b, 2x1 và 2x2 e, c, x12 và x22 1 và x1 x2 Giải Giả sử phương trình ax bx c a có hai nghiệm x1 , x2 b S x x a Khi đó ta đặt: P x x c a a, x1 và x2 x1 x2 x1 x2 S Ta có: x1 x2 x1 x2 P Vậy x1 và x2 là nghiệm của phương trình t St P b, 2x1 và 2x2 2 x x2 2( x1 x2 ) 2S Ta có: 2 x1.2 x2 x1 x2 P Vậy 2x1 và 2x2 là nghiệm của phương trình t St P . c, x12 và x22 x12 x22 x1 x2 2 x1 x2 S P Ta có: 2 x1 x2 P Vậy x12 và x22 là nghiệm của phương trình t S P t P Lê Thị Thanh Thảo 6 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp d, x1 x2 và x1.x2 ( x x2 ) x1 x2 S P Ta có: ( x x ) x x SP 2 Vậy x1 x2 và x1.x2 là nghiệm của phương trình t S P SP e, 1 và x1 x2 1 x1 x2 1 S x x x x P x1 x2 2 Ta có: 1 1 x1 x2 x1 x2 x1 x2 P Vậy S 1 và là nghiệm của phương trình t t P P x1 x2 Ví dụ 2: Giả sử x1 , x2 là các nghiệm của phương trình 3x x Hãy tính: a, x13 x23 b, x14 x24 c, x14 x24 d, x1 x x22 1 x12 x2 x1 Giải Ta có ∆ = 25 + 4.3.6 ∆ = 97 > 0 phương trình có hai nghiệm x1 , x2 x1 x2 Theo định lý Vi-ét ta có: 3 x1.x2 2 a, x13 x23 Ta có ( x13 x23 ) ( x1 x2 )3 3x1.x2 ( x1 x2 ) 5 x x = 3. 2 3 3 Lê Thị Thanh Thảo 7 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp x13 x23 = 125 +10 27 x13 x23 = 395 27 b, x14 x24 Ta có ( x14 x24 ) ( x12 x22 ) x12 x22 x14 x24 = ( x1 x2 ) x1 x2 2 x12 x22 3721 4 x1 x2 = 2. 2 2.4 x14 x24 = 8 81 x14 x24 = 3073 81 c, x14 x24 Ta có ( x14 x24 ) x12 x22 x12 x22 ( x1 x2 )( x1 x2 ) ( x1 x2 ) x1 x2 x x = ( x1 x2 ) 4 x14 x24 = 305 ( x1 x2 ) 27 mà ( x1 x2 ) ( x1 x2 ) x1 x2 97 5 ( x1 x2 ) = 2 ( x1 x2 ) = 3 x1 x2 97 Giả sử x1 x2 thì x1 x2 = 97 Lê Thị Thanh Thảo 8 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp x14 x24 = Giả sử x1 x2 thì x1 x2 = x14 x24 = d, 305 97 305 97 x14 x24 = 27 81 97 355 97 305 97 x14 x24 = 27 81 x1 x x22 1 x12 x2 x1 Ta có x1 x x x x22 1 x12 = x1 x2 x2 x1 x2 x1 x x x1 x2 x x x x x1 x2 = 2 x1 x2 x2 x1 ( ) 4 x x 1 x22 1 x12 = + 4 2 x2 x1 x1 x 61 x22 1 x12 x2 x1 18 x1 x 11 x22 1 x12 = x2 x1 18 Ví dụ 3: Giả sử x1 , x2 là các nghiệm của phương trình ax bx c a Hãy biểu diễn các biểu thức sau qua a, b, c. a, x12 x22 b, x13 x23 c, 1 d, x12 x1 x2 x22 x1 x2 Giải b x1 x2 a Theo định lý Vi-ét ta có: c x x a Lê Thị Thanh Thảo 9 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp a, x12 x22 Ta có x12 x22 = ( x1 x2 ) x1 x2 x12 x22 = b2 c 2 a a (b) 2ac x x = a2 2 b, x13 x23 Ta có x13 x23 = ( x1 x2 )3 x1 x2 ( x1 x2 ) b3 cb x x = a aa 3 x13 x23 = c, 3abc b3 a3 1 x1 x2 Ta có b a 1 x x 1 1 b = = = x1 x2 x1.x2 x1 x2 x1 x2 a c c d, x12 x1 x2 x22 Ta có x12 x1 x2 x22 = ( x1 x2 ) 6 x1.x2 x12 x1 x2 x22 = b2 c a2 a x12 x1 x2 x22 = b 6ac a2 1.2.3 Bài toán tìm hệ thức liên hệ nghiệm phương trình ax bx c a không phụ thuộc vào tham số Ví dụ 1: Cho phương trình m 1 x 2(m 4) x m (1). Tìm hệ thức liên hệ giữa các nghiệm của phương trình không phụ thuộc vào tham số m. Lê Thị Thanh Thảo 10 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp 3.4.2 Phân tích kết thực nghiệm Đề kiểm tra chất lượng ban đầu (Thời gian làm bài 45 phút) Bài 1: (2 điểm) Nhẩm nghiệm các phương trình sau: a x x b. x x 11 c. x x d. x 10 x 24 Bài 2: (4 điểm) Cho phương trình bậc hai x 2( m 1) x m 2m a Xác định m để phương trình có hai nghiệm trái dấu. b Với giá trị nào của m thì phương trình trên có hai nghiệm phân biệt và tích của chúng bằng 8. Bài 3: (4 điểm) Cho phương trình mx 2( m 1) x 3(m 2) a Xác định m để phương trình có hai nghiệm x1 , x2 sao cho x 1 + 2 x 2 = 1 b Xác định m để phương trình có hai nghiệm dương. Kết quả thu được từ bài toán kiểm tra được thống kê trong bảng phân bố tần số và tần xuất sau: Điểm kiểm tra học sinh lớp 10A, 10B trường THPT Mỹ Lộc Tần Số Lớp Tần Xuất (%) Điểm Thi 10A 10B 10A 10B 0;2 0 0 0 0 2;4 2 3 5,7 7,9 4;6 11 15 31,4 39,5 6;8 15 12 42,9 31,5 8;10 7 8 20 21,1 Tổng 35 38 100% 100% Lê Thị Thanh Thảo 50 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: Nhìn chung kết quả bài kiểm tra ở hai lớp tương đối đồng đều. Số học sinh đạt điểm dưới 6 ở các lớp chiếm tỉ lệ khá cao (cụ thể là trên, dưới 40%). Số học sinh đạt điểm giỏi chiếm tỉ lệ thấp (chỉ khoảng hơn 20%). Điều này chứng tỏ khả năng vận dụng định lý Vi-ét vào giải bài tập của học sinh còn hạn chế. Giáo Án Thực Nghiệm Một số ứng dụng định lý Vi-ét để giải toán trung học phổ thông I, Mục tiêu Về kiến thức Hệ thống một số ứng dụng cụ thể của định lý Vi-ét để giải một số bài toán trung học phổ thông. Về kỹ Vận dụng thành thạo các ứng dụng của định lý Vi-ét vào giải các bài tập liên quan. Về tư Tư duy logic, sáng tạo. II, Chuẩn bị giáo viên học sinh Chuẩn bị giáo viên Phiếu học tập, giáo án, dụng cụ phục vụ giảng dạy. Chuẩn bị học sinh Ôn lại phần nội dung định lý Vi-ét đã học, dụng cụ học tập. III, Tiến trình học Phiếu học tập số 1 Ví dụ 1: Giải các phương trình sau: a, x x b, x 2 + 3 x +2 = 0 Ví dụ 2: Cho phương trình: 3x x Tính giá trị các biểu thức sau a, A = x12 x22 b, B = 1 x12 x22 Lê Thị Thanh Thảo 51 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Phương pháp giải bài toán ví dụ 1? - Phương pháp giải bài toán này là nhẩm nghiệm + Nếu a + b + c = 0 thì phương trình có hai nghiệm x1 1, x2 c . a + Nếu a – b + c = 0 thì phương trình - Cho học sinh hoạt động cá nhân có hai nghiệm x 1, x c a trong 3 phút. -Cho học sinh báo cáo kết quả. a, x x Nhận thấy 1 – 6 +5 = 0 phương trình có hai nghiệm x1 1, x2 b, x x Giáo viên nhấn mạnh: khi giải Nhận thấy 1 – 3 + 2 = 0 phương phương trình bậc hai, trước tiên trình có hai nghiệm x1 1, x2 2 kiểm tra việc áp dụng định lý Vi-ét, nếu không sử dụng được mới dùng công thức nghiệm. Ví dụ 2. - Có nhận xét gì về các biểu thức ở ví dụ này? - Nêu hướng làm bài toán này? - Là các biểu thức đối xứng. - Chia lớp thành 4 nhóm thực hiện ví dụ 2: Nhóm 1,3: a Nhóm 2,4: b - Cho học sinh hoạt động nhóm trong Lê Thị Thanh Thảo 52 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp 3 phút rồi báo cáo kết quả. Ví dụ 2. x x Theo định lý Vi-ét ta có: x1.x2 a. Ta có x12 x22 x1 x2 x1 x2 x12 x22 = 52 – 2.6 x12 x22 = 13. Giáo viên tổng kết lại các bước để b. Ta có: 2 tính giá trị các biểu thức đối xứng 1 = x1 x2 x12 x22 x12 x22 các nghiệm của phương trình bậc hai gồm 3 bước: + Bước 1: Đưa biểu thức đó về dạng 1 13 = 36 x1 x2 biểu thức chỉ chứa tổng và tích các nghiệm. + Bước 2: Áp dụng định lý Vi-ét tìm tổng, tích các nghiệm. + Thay tổng, tích các nghiệm đó vào biểu thức vừa biến đổi ta được giá trị cần tìm. Phiếu học tập số Ví dụ 3: Cho phương trình: mx 2(m 1) x 3m a, Xác định m để phương trình có hai nghiệm trái dấu. b, Xác định m để phương trình có hai nghiệm dương phân biệt. Lê Thị Thanh Thảo 53 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Hoạt động giáo viên - Phương trình Hoạt động học sinh - Phương trình có hai nghiệm trái dấu khi và ax bx c (a ≠ 0) có hai chỉ khi a.c [...]... Khóa luận tốt nghiệp học cơ sở là nền tảng để học sinh có thể tiếp tục củng cố, nâng cao hơn các kiến thức về định lý Vi- ét trong nhà trường phổ thông. Qua đó ta cũng thấy được vai trò quan trọng định lý Vi- ét trong vi c giải một số dạng toán trong chương trình Toán Trung học phổ thông. Với vi c hệ thống hóa lại định lý Vi- ét và một số ứng dụng của định lý ở trên nhằm giúp các em học sinh có thể hình dung khái quát các dạng toán liên ... luận: Nếu ở cấp Trung học cơ sở học sinh học định lý Vi- ét và bước đầu được làm quen với ứng dụng của định lý một cách ẩn tàng thì ở cấp Trung học phổ thông học sinh được nghiên cứu sâu hơn các ứng dụng của nó. Đồng thời, các kiến thức về định lý Vi- ét mà học sinh được học ở cấp Trung Lê Thị Thanh Thảo 28 K35A - SP Toán Khóa luận... trên nhằm giúp các em học sinh có thể hình dung khái quát các dạng toán liên quan đến ứng dụng của định lý Vi- ét. Sang chương 2 khóa luận sẽ xây dựng hệ thống bài tập tương ứng với các phần đã đề cập ở trên. Lê Thị Thanh Thảo 29 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP ỨNG DỤNG ĐỊNH LÝ VI- ÉT 2.1 Bài toán nhẩm các nghiệm của phương trình bậc hai Cần hình thành cho học sinh ... x2 f m + Bước 2: Áp dụng định lý Vi- ét ta được: (I). x1 x2 g m + Bước 3: Biểu diễn điều kiện m thông qua hệ (I). 2.4.2 Bài tập áp dụng Bài 1: Cho phương trình (m + 1) x 2 – 2(m – 1) x + m – 2 = 0. a, Giải và biện luận phương trình theo tham số m. b, Xác định m để phương trình có hai nghiệm sao cho tổng bình phương các nghiệm bằng 3. Hướng dẫn giải a, a = 0 m + 1 = 0 m = –1 ... , x2 của phương trình không phụ thuộc vào tham số m. Hướng dẫn giải a, Chứng minh ∆’ > 0 m 0 Tìm được . m 3 x x 2 x1 x2 2(m 1) m 1 2 b, Theo định lý Vi- ét ta có: 2 x1 x2 m 1 m 1 x1 x2 x1 x2 2 1 x1 x2 2 Bài 2: Cho phương trình: x 2 2(m 1) x m 2 3m 4 0 a, Xác định m để phương trình có nghiệm kép. b, Xác định m để phương trình có hai nghiệm phân biệt. Tìm hệ thức liên ... , phải tìm nghiệm thứ hai là x 2 và tham số m. a, x 2 mx 21 0 có một nghiệm bằng 7. Theo định lý Vi- ét ta có 7 x2 m x 3 2 m 10 7.x2 21 Vậy nghiệm còn lại của phương trình là 3 và m = 10. b, x 2 9 x m 0 có một nghiệm bằng –3. Theo định lý Vi- ét ta có ( 3) x2 m m 36 x 12 ( 3) x 9 2 2 Vậy nghiệm còn lại của phương trình là 12 và m = –36. ... là: 0 + Bước 2: Áp dụng định lý Vi- ét ta được: x1 x2 f m (I). x x g m 1 2 + Bước 3: Khử m ở hệ (I) ta được hệ thức cần tìm. Lê Thị Thanh Thảo 33 K35A - SP Toán Khóa luận tốt nghiệp 2.3.2 Bài tập áp dụng Bài 1: Cho phương trình x 2 2(m 1) x m 1 0 a, Tìm điều kiện của m để phương trình có hai nghiệm phân biệt. ... 0 Cách 2: Sử dụng đạo hàm Từ giả thiết ta được A(2; 1). x x2 Xét hàm số: (P) y có y’= Phương trình tiếp tuyến của (P) tại A là 2 4 2 y x – 2 1 x y 1 0 2 Vậy phương trình tiếp tuyến của (P) là x y 1 0 Cách 3: Sử dụng định lý Vi- ét Giả sử phương trình tiếp tuyến tại A có dạng y ax b (d). Phương trình hoành độ giao điểm của (P) và (d) là: ... Theo định lý Vi- ét ta có: 1 2 x1 x2 m 4 x 1 + x 2 – 2 x 1 x 2 = 2(m + 1) – (2m – 8) M = 10. Bài 4: Cho phương trình: x 2 x cos sin 1 0 a, Chứng minh rằng phương trình luôn có 2 nghiệm phân biệt. b, Tìm hệ thức liên hệ giữa x1 , x2 không phụ thuộc vào . Hướng dẫn giải a, Chỉ ra ∆ > 0 . ( x1 x2 ) 2 cos 2 x1 x2 cos b, Theo định lý Vi- ét ta có : ... 2m 4 8 4m 2.3 Bài toán tìm hệ thức liên hệ giữa các nghiệm của phương trình ax 2 bx c 0 a 0 không phụ thuộc vào tham số 2.3.1 Phương pháp chung Để tìm hệ thức liên hệ giữa các nghiệm của phương trình ax 2 bx c 0 a 0 không phụ thuộc vào tham số (giả sử tham số m) ta thực hiện các bước sau: + Bước 1: Tìm điều kiện của tham số m để phương trình có 2 nghiệm ... dụng định lý Vi-ét để giải toán trung học phổ thông I, Mục tiêu Về kiến thức Hệ thống một số ứng dụng cụ thể của định lý Vi-ét để giải một số bài toán trung học phổ thông. Về kỹ Vận dụng thành thạo các ứng dụng của định lý Vi-ét vào giải các bài tập ... - Nghiên cứu cơ sở lý luận, ứng dụng của định lý Vi-ét. - Tìm hiểu thực trạng dạy và học định lý Vi-ét ở một số trường trung học phổ thông. - Xây dựng hệ thống bài tập về một số ứng dụng của định lý Vi-ét. - Tiến hành thực nghiệm để kiểm tra tính khả thi của khóa luận. ... + Nội dung thực nghiệm: Giới thiệu một số ứng dụng của định lý Vi-ét để giải các bài toán trung học phổ thông, bao gồm: - Bài toán nhẩm nghiệm các phương trình bậc hai ax bx c a - Bài toán tính