Rèn luyện kỹ năng giải phương trình vô tỉ cho học sinh lớp 9

Muốn đạt điểm cao ở kì thi học sinh giỏi, vào lớp 10 PTTH, cáctrường chuyên thì phải giải quyết được các bài toán khó trong đó có các bàitoán giải phương trình vô tỉ.. Qua quá trình giản

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

PHÒNG GD & ĐT THÀNH PHỐ THANH HÓA

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH VÔ TỈ CHO HỌC SINH LỚP 9

Người thực hiện : Bùi Thị Hiền Chức vụ : Giáo viên Đơn vị công tác : Trường THCS Trần Mai Ninh SKKN thuộc môn: Toán

THANH HOÁ NĂM 2016

A) Hệ thống hoá các kiến thức cơ bản liên quan. 4

B) Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ. 4PHƯƠNG PHÁP 1:

Nâng lên luỹ thừa để làm mất căn ở 2 vế của phương trình 4PHƯƠNG PHÁP 2:

Đưa về phương trình chứa ẩn trong dấu giá trị tuyệt đối 7

PHƯƠNG PHÁP 4: Đưa về dạng A2 + B2 = 0 hoặc A.B = 0 14

PHƯƠNG PHÁP 6: Sử dụng biểu thức liên hợp 18

Phần 1: MỞ ĐẦU a) Lí do chọn đề tài:

Giải phương trình là dạng toán cơ bản trong chương trình toán THCS Trong

đó phương trình vô tỉ là dạng mới, khó, trừu tượng đối với học sinh lớp 9 Dạngtoán này thường xuất hiện trong các đề thi tuyển sinh vào THPT, các đề thi họcsinh giỏi các cấp, là nền tảng cho các bài toán ở các lớp trên Trong quá trìnhgiảng dạy ở lớp 9, tôi thấy khi gặp phương trình vô tỉ học sinh lúng túng khôngtìm ra cách giải và hay mắc sai lầm Phương trình vô tỉ là một trong nhữngphương trình không có cách giải chính tắc Người làm toán phải định hướngđược nên giải theo cách nào cho phù hợp và nhanh gọn Trong khi bồi dưỡnghọc sinh giỏi cũng như ôn tập cho học sinh chuẩn bị thi chuyển cấp, đòi hỏigiáo viên phải tìm tòi, suy nghĩ, đọc nhiều sách tham khảo để tìm ra cách giảiphương trình vô tỉ đạt hiệu quả nhất

Mặt khác đa số học sinh trường THCS Trần Mai Ninh tiếp thu bài nhanh, làmhết được các bài tập sách giáo khoa, sách bài tập, có nguyện vọng thi vào cáctrường chuyên Muốn đạt điểm cao ở kì thi học sinh giỏi, vào lớp 10 PTTH, cáctrường chuyên thì phải giải quyết được các bài toán khó (trong đó có các bàitoán giải phương trình vô tỉ)

Vì thế khi dạy phần này đòi hỏi giáo viên phải tự biên soạn, sưu tầm, lựachọn nhiều bài tập, nhiều dạng khác nhau, để học sinh tìm ra “chiếc chìa khoá”giải từng dạng cụ thể của phương trình vô tỉ Qua quá trình giảng dạy, thamkhảo đồng nghiệp và học hỏi kinh nghiệm, tôi mạnh dạn phân dạng phươngtrình vô tỉ và cách giải từng dạng, giúp học sinh hiểu sâu sắc phương trình vô tỉdưới nhiều góc độ, làm đơn giản các phương trình vô tỉ phức tạp

Đề tài này tôi đã nghiên cứu cách đây bốn năm (từ năm học 2011-2012đến nay) và tôi thấy các em có hứng thú học tập môn toán hơn, kết quả giáo dụccũng tăng rõ rệt Vì vậy tôi viết sáng kiến kinh nghiệm: “Rèn luyện kỹ năng giảiphương trình vô tỉ cho học sinh lớp 9”

Đề tài giúp tôi củng cố nghiệp vụ giảng dạy, bổ sung thêm vốn kiến thứccho bản thân và giúp các em cũng yêu thích môn toán hơn Qua đó tôi xin đượctrao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp về phương pháp dạy học, mong rằng đềtài này sẽ được mở rộng và phát triển hơn

b) Mục đích nghiên cứu:

Sáng kiến kinh nghiệm này ngoài việc củng cố các kiến thức cơ bản trongsách giáo khoa còn cung cấp kiến thức nâng cao, mở rộng và rèn luyện kỹ nănggiải các dạng phương trình cho học sinh Với mỗi phương trình học sinh pháthiện ra dạng và tìm ra cách giải phù hợp nhất, nhanh nhất, biết tổng quát bàitoán và đặt đề toán tương tự Từ đó học sinh phát triển tư duy logic, hiểu sâukiến thức, có hứng thú nghiên cứu khoa học và nâng cao hiệu quả giáo dục

c) Đối tượng nghiên cứu :

Đối tượng nghiên cứu là các học sinh lớp 9, các giờ đại số 9 các bài tập vềphương trình vô tỉ, các kiến thức về căn thức…

d) Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp khảo sát thực tiễn, nghiên cứu lý luận, phân tích, tổng hợp,khái quát hóa, so sánh, quan sát, kiểm tra, đánh giá.

Phần 2: NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 C ơ sở l ý luận:

Xuất phát từ đặc trưng của môn toán của môn Toán ở trường THCS một môn

“khoa học suy diễn” cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản,vững chắc có hệ thống Rèn luyện và phát triển các kĩ năng giải toán và ứngdụng vào thực tế, khả năng tư duy logic, sử dụng ngôn ngữ chính xác Bồidưỡng các phẩm chất độc lập, sáng tạo, kiên trì, tích cực cho học sinh

Căn cứ vào thực tế dạy và học về phương trình vô tỉ của chương trình Đại

số 9 tôi thấy hệ thống bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập do Bộ giáo dục Đào tạo ấn hành mới đáp ứng cho học sinh đại trà Đối với học sinh khá, giỏidạng bài tập này rất phong phú và đa dạng

-2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:

a) Đối với học sinh:

Trường THCS Trần Mai Ninh đa số các em nắm được kiến thức cơ bảnkhả năng suy luận tốt, chăm chỉ, làm hết bài tập cô giao Song các em chỉ làmmột cách định lượng, chưa suy nghĩ tìm cách giải khác, chưa có khả năng phânbiệt các dạng toán, chưa tự giác tìm tòi các dạng về phương trình vô tỉ

Khảo sát thực tiễn của đề tài:

*) Số liệu thống kê

Khi chưa áp dụng đề tài, tôi ra bài tập giải phương trình vô tỉ qua khảo sát 96 học sinh lớp 9C, 9G trường THCS Trần Mai Ninh tôi nhận được kết quả như sau:

Số học sinh Tỷ lệ Kết quả

25 26% Giải đúng phương trình đã cho

30 31% Chưa giải đúng phương trình đã cho

41 43% Không biết cách giải phương trình

*) Nguyên nhân: HS không giải được hoặc giải sai kết quả do:

+ Chưa biết cách áp dụng những kiến thức đã học vào giải phương trình như:Bình phương hai vế, phân tích đa thức thành nhân tử, bất đẳng thức

+ Chưa có phương pháp cụ thể để giải phương trình vô tỉ

+ Chưa nắm chắc các kiến thức liên quan, thiếu cẩn thận dẫn đến phương trìnhthiếu nghiệm hoặc thừa nghiệm

2) Đối với giáo viên

- Các tổ, nhóm chuyên môm hoạt động tích cực, thường xuyên dự giờ, trao đổi,góp ý rút kinh nghiệm để nâng cao nghiệp vụ.

2.3 Các giải pháp:

A) Hệ thống hoá các kiến thức cơ bản liên quan

Khi giải phương trình vô tỉ học sinh cần nắm vững những kiến thức sau:

1) Khái niệm về phương trình, cách giải, tập xác định, nghiệm của phương trình 2) Phương trình vô tỉ.

- Định nghĩa phương trình vô tỉ, các bước giải phương trình vô tỉ nói chung

- Các kiến thức cơ bản về căn thức

3) Các tính chất của luỹ thừa bậc 2, bậc 3, luỹ thừa bậc chẵn và luỹ thừa bậc lẻ 4) Các phương pháp phân tích đa thức thành nhân tử, các hằng đẳng thức 5) Các kiến thức về bất đẳng thức: Côsi, Bunhiacopski

B) Một số phương pháp giải phương trình vô tỉ

PHƯƠNG PHÁP 1: Nâng lên luỹ thừa để làm mất căn ở 2 vế của phương trình (thường dùng khi 2 vế có luỹ thừa cùng bậc).

Trong chương trình đại số 9, khi giải phương trình vô tỉ học sinh thường

quen dùng phương pháp là nâng luỹ thừa hai vế để làm mất dấu căn Trong quá trình giải học sinh thường mắc phải một số sai lầm trong phép biến đổi tương đương vì vậy dẫn đến thừa hoặc thiếu nghiệm Có một số phương trình sau khi làm mất dấu căn sẽ dẫn đến phương trình bậc cao, mà việc nhẩm nghiệm để đưa về phương trình bậc nhất, bậc 2 để giải lại rất khó khăn Vì vậy học sinh sẽ rất lúng túng và không tìm ra lời giải.

2 2

2 x x x x x x x

Vậy phương trình đã cho có một nghiệm x = 3

* Nhận xét Khi giải phương trình dạng trên học sinh thường mắc sai lầm là

không đặt điều kiện cho g(x) 0 Chẳng hạn ở ví dụ trên nếu không đặt điềukiện x - 1 0, dẫn đến phương trình x2 - 3x = 0 có hai nghiệm x1 = 0, x2 = 3nhưng khi thay x1 = 0 vào phương trình ta thấy VT ≠ VP

Sở dĩ có sai lầm trên vì học sinh chưa nắm chắc tính chất của lũy thừa bậc hai

Dạ ng 2

f (x)  g(x) h(x)  hoặc f (x)  g(x)  h(x)hoặc f (x)  g(x)  h(x)  k(x)

- Tìm điều kiện để phương trình có nghĩa:

f (x)  0; g(x)  0; h(x)  0; k(x)  0.

- Biến đổi để 2 vế của phương trình không âm (với phương trình chứa căn bậc hai) ta bình phương hai vế được phương trình tương đương Sau đó đưa phương trình về dạng đã biết cách giải.

Ví dụ 1: Giải phương trình: x 3 5    x 2  (1)

+ Ở phương trình trên hai vế đều có căn bậc hai, học sinh có thể mắc sai lầm

để nguyên hai vế như vậy và bình phương hai vế để làm mất căn Vì vậy giáo viên cần phân tích kỹ sai lầm mà học sinh có thể mắc phải hai vế của phương trình không cùng dấu Giáo viên cần khắc sâu cho học sinh tính chất của luỹ thừa bậc hai: a = b  a 2 = b 2 ( Khi a, b cùng dấu )

Giải Với điều kiện x ≥ 2 Ta có:

+ Khi bình phương hai vế của phương trình (2’) cần có điều kiện

7

2 0

7

2  x  x => x2  2 không là nghiệm của (2)

- Sau khi phân tích sai lầm mà học sinh thường gặp, từ đó tôi cho học sinh tìm racách giải đúng không phạm sai lầm đã phân tích

Cách 1: Sau khi tìm được x112 và x  2 thử lại (2) không nghiệm đúng Ta kếtluận phương trình (2) vô nghiệm

Cách 2: Đặt điều kiện tồn tại của các căn thức của (2)

Sau khi giải đến (2’) khi bình phương hai vế đặt thêm điều kiện x72

x

x

nên phương trình (2) vô nghiệm

Cách 3: Có thể dựa vào điều kiện của ẩn để xét nghiệm của phương trình

Điều kiện của (2) : x 1 do đó x 5x x 1  5x 1  x 1  5x 1

Vế trái âm Vế phải lớn hơn hoặc 0 nên phương trình (2) vô nghiệm

Sau đó tôi ra một số bài tập tương tự cho học sinh trình bày lời giải

Bài tập áp dụng: Giải phương trình

Giải ra: x1   1 ;x2  7; Thay vào (1) ta thấy nghiệm đúng

Vậy phương trình có nghiệm x1= -1; x2 = 7

Như thế ở phương trình (1) ngoài việc lập phương hai vế cần sử dụng hằng đẳng thức một cách linh hoạt để đưa phương trình về dạng a.b = 0 rồi giải.

Bài tập áp dụng: Giải phương trình :

a) 3  x 1  3 x 1  3 5x; b) 3 2x 1  3 3  2x  4; c) 3 2x 1  3 2x 1  3 10x d) 3x 1 3x 2 32x 3

Nhận xét: *Khi giải phương trình vô tỉ có căn bậc hai ta cần chú ý:

- Tìm điều kiện xác định

- Sau khi biến đổi để 2 vế của phương trình không âm ta bình phương 2

vế được phương trình tương đương.

- Khi khử căn và rút gọn trong phương trình vẫn còn căn thức bậc hai chứa ẩn, ta tiếp tục chuyển vế và đặt điều kiện rồi bình phương tiếp.

* Khi giải phương trình vô tỉ có căn bậc ba thì không cần tìm điều kiện cho biểu thức dưới căn bậc ba

- Trước khi lập phương nên chuyển căn thức về một vế.

PHƯƠNG PHÁP 2 : Đưa về phương trình chứa ẩn trong dấu giá trị tuyệt

đối.

Khi gặp phương trình mà biểu thức trong căn có thể viết được dưới dạng bình phương của một biểu thức thì sử dụng hằng đẳng thức A2 A để làm mất dấu căn đưa về phương trình đơn giản.

Ví dụ 1: Giải phương trình: 2x 2  2 2x 3  2x 13  8 2x 3  5 (1)

Nhận xét: + Ở phương trình (1) học sinh có thể nhận xét vế trái có cùng căn

bậc hai nên có thể bình phương hai vế Nhưng ở phương trình này sau khi bình phương (lần 1) vẫn còn chứa căn rất phức tạp.

+Ta xét xem biểu thức trong căn có thể viết được dưới dạng bình phương của một biểu thức không? Từ đó có có hướng giải sau:

Giải : ĐKXĐ 2x 3  0  x23 ;

5 3 2 8 13 2 3 2 2

16 3 2 0 4 3

3



x

Cách 2: Để giải (1’) cũng có thể sử dụng bất đẳng thức giá trị tuyệt đối

A  B  A B  dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi A.B0

x

x

Giải ra: 23 x192

Ví dụ 2: Giải phương trình: 4x 2  20x 25   x 2  6x 9   10x 20  (2)

( Đề thi khảo sát đầu năm trường Trần Mai Ninh 2009 - 2010)

Đối với bài tập này học sinh phát hiện được biểu thức trong căn là bình phương của một tổng và biến đổi được về dạng:

Đa số học sinh sẽ giải phương trình chứa dấu giá trị tuyệt đối bằng cách xét các khoảng x ≤ -3; -3 < x < - 2,5; x  2, 5.

Tuy nhiên nếu quan sát kỹ hai vế ta có vế trái không âm nên vế phải cũng không

âm, suy ra x ≥ 2 từ đó có cách giải ngắn gọn hơn.

Với x 2  thì 2x 5 0 và x 3 0     phương trình trở thành: 2x + 5 + x +3 = 10x – 20

Từ đó ta tìm được nghiệm phương trình là x = 4

Bài tập áp dụng: Giải phương trình

a) x 2  4 x 2  x 7  6 x 2  1; b) x 2x 1  x 2x 1  2

PHƯƠNG PHÁP 3: Đặt ẩn phụ

Việc giải phương trình vô tỉ thường gây ra nhiều khó khăn, phức tạp Nếu

cứ nâng lên luỹ thừa để làm mất dấu căn thì dẫn đến phương trình bậc cao khó tìm nghiệm Tuy nhiên, nếu đặt ẩn phụ một cách thích hợp thì có thể chuyển phương trình vô tỷ đã cho về một phương trình đơn giản, một hệ phương trình đại số đã có cách giải quen thuộc Cách đặt ẩn phụ còn tuỳ thuộc vào bài toán

cụ thể, vì vậy phải xem xét và vận dụng linh hoạt

Ta có thể đặt một ẩn phụ, hai ẩn phụ, hoặc nhiều ẩn phụ

Nhận xét: Ở phương trình này nếu bình phương 2 vế sẽ đưa về một phương

trình bậc 4 mà việc tìm nghiệm là rất khó Ta tìm mối liên của biểu thức trong

và ngoài căn 2x 2 + 6x+ 12 = 2(x 2 + 3x + 2) + 8.

Hướng giải: Đặt ẩn phụ là y= 2 3 2



 x x

(Đề thi học sinh giỏi Thành Phố Thanh Hóa năm học 2014 - 2015)

Đối với ví dụ này nếu bình phương 2 vế sẽ rất phức tạp Khi quan sát so sánh

kỹ các biểu thức dưới dấu căn học sinh nghĩ ngay đến phương pháp đặt ẩn phụ.

Giải: ĐKXĐ 





 0 3

0 1 x

x <=> -1  x  3 Đặt y  x 1  3 x ( Điều kiện y  0)

Khi đó y2 = 4 + 2 ( x  1 )( 3  x )

=> 2 ( x  1 )( 3  x )= y2 - 4 (2’) (Điều kiện y2  4 )

Phương trình trở thành 2y – (y2- 4) = 4 <=> y2 - 2y = 0<=> y( y - 2) = 0

<=> y = 0 (không thỏa mãn y2  4) (loại) ; y = 2 (thỏa mãn y2  4)

Thay y = 2 vào (2’) ta được 2 ( x  1 )( 3  x )= 22 - 4<=> ( x + 1) ( 3 – x) = 0

Ta thấy x = - 1; x = 3 thỏa mãn điều kiện

Vậy nghiệm của phương trình là: x = -1 ; x = 3

Ví dụ 3: Giải phương trình 8 12 16x 16x  2  4x  4x2 33 (3)

(Đề thi HSG Thành Phố Thanh Hóa năm học 2012- 2013 vòng 2)

Trong ví dụ này nếu đặt biểu thức 12 16x 16x  2  sẽ rất phức tạp vìy

thế ta nên biến đổi thành biểu thức đơn giản hơn trước khi đặt ẩn phụ.

Giải: ĐKXĐ – 0,5  x  1,5

Biến đổi phương trình:

8 12 16x 16x  4x  4x 33 <=> 16 3 4x  4x2  4x  4x2 33Đặt 3 4x  4x2  (y y  0)

Suy ra 3 + 4x – 4x2 = y2 => 4x - 4x2 = y2 – 3 (3’)

Phương trình đã cho trở thành: 16y + y2 - 3 = 33 <=> y2 + 16y – 36 = 0

<=> ( y – 2) ( y + 18) = 0

Do đó y = 2 và y = –18 Ta thấy y = – 18 không thoả mãn điều kiện

+ Thay y = 2 vào (3’)ta có: 4x – 4x2 = 22 – 3 <=> 4x2 – 4x + 1 = 0

<=> (2x – 1)2 = 0 <=> x = 0,5

Ta thấy x = 0,5 thoả mãn điều kiện, đó là nghiệm của phương trình đã cho

Vậy nghiệm phương trình là: x = 0,5

Ví dụ 4: Giải phương trình 32 6 2

9

x x

x

(Đề thi vào lớp 10 chuyên Lam Sơn năm học 2011- 2012)

Với ví dụ này nếu ta đặt ẩn phụ ngay sẽ không hiệu quả nên phải kết hợp hai phương pháp bình phương hai vế và đặt ẩn phụ.

x

 => phương trình vô nghiệm

Vậy phương trình đã cho có nghiệm duy nhất: x 3 2

B) Đặt ẩn phụ đưa phương trình về 2 ẩn: Ẩn chính và ẩn phụ, tìm mối quan

hệ giữa ẩn chính và ẩn phụ.

Ví dụ 1: Giải phương trình: x2  x2002 2002

( Đề thi vào lớp 10 PTTH năm 2002- 2003)

Nhận xét: Nếu bình phương hai vế đưa về phương trình bậc 4 khó nhẩm nghiệm

vô tỷ Hãy tìm cách đưa về một hệ phương trình có 2 ẩn là ẩn chính và ẩn phụ.

Tìm mối quan hệ giữa ẩn chính và ẩn phụ từ đó đưa về phương trình đơn

giản.

Giải: ĐKXĐ x ≥ - 2002

Cách 1: Đặt x 2002   y ( y ≥ 0) ta có hệ phương trình

2 2

Đến đây tiếp tục giải theo phương pháp 1

Chú ý: Cách này thường sử dụng khi quan hệ ẩn chính và ẩn phụ đưa được về

hệ phương trình đối xứng.

Ví dụ 2: Giải phương trình: (x 1) 2x2  2x  2x2  3x 2 (2)

( Đề thi vào lớp 10 chuyên toán Lam Sơn 2014 – 2015)

Đối với ví dụ này ta linh hoạt khi đặt ẩn phụ thì bài giải sẽ ngắn gọn hơn.

Giải: Điều kiện: x2  x 0

Phương trình đã cho tương đương: 2x2  2x (x 1) 2x2  2x x  2 0  (2’)

Vậy nghiệm của phương trình là: x  3 13

Ví dụ 3: Tìm nghiệm dương của phương trình 2 4 9

(Đề thi thử vào lớp 10 Trần Mai Ninh năm 2015- 2016)

Ví dụ này khó ở chỗ đặt ẩn thế nào cho phù hợp vì thế cần phải quan sát kỹ đề bài hơn, ta có thể đặt ẩn để đưa về hai phương trình đối xứng sau:

Giải: Với y> 0 đặt 4 9 1