Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 27 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
27
Dung lượng
661,04 KB
Nội dung
Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA TẬP HUẤN Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT (Từ ngày 23/12/2017 đến ngày 25/12/2017) Chuyên đề KINH NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ NÂNG CAO CHO CÁC LỚP MŨI NHỌN Ở GIAIĐOẠNĐẦU NHẰM PHÁT HIỆN KỊP THỜI HỌC SINH CÓ NĂNG KHIẾU VỀ TOÁN HỌC Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng Đơn vị: Trường THPT Triệu Sơn – Thanh Hóa I RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BIỆN LUẬN PHƯƠNGTRÌNH BẬC BA, TRÙNG PHƯƠNG Tư tưởng: + Đối với phươngtrình bậc 3: Xét phươngtrình dạng x ax bx c k m Với yêu cầu: - Có nghiệm phân biệt, có nghiệm, có nghiệm - So sánh nghiệm với số thực - Các nghiệm thỏa mãn hệ thức đối xứng nghiệm + Đối với phươngtrình trùng phương: Xét phươngtrình dạng x bx c , hệ số b, c chọn cho phươngtrình nhận x nghiệm thỏa mãn hệ thức 9b 100c Với yêu cầu: - Có nghiệm phân biệt, có nghiệm, có nghiệm - So sánh nghiệm với số thực - Các nghiệm thỏa mãn hệ thức đối xứng nghiệm Các tập minh họa (Nhẩm x =1 nghiệm) Bài 1.1 Cho phươngtrình x x m 1 x m (1.1) Tìm m để phươngtrình a) Có nghiệm phân biệt b) Có nghiệm c) Có nghiệm phân biệt khơng nhỏ 2 d) Có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 thỏa mãn x13 x23 x33 10 Phân tích, hướng dẫn: x PT x 1 x x m f x x x m (2) a) (1.1) có nghiệm phân biệt (2) có hai nghiệm phân biệt khác f 1 Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa b) (1.1) có nghiệm (2) vơ nghiệm có nghiệm kép c) (1.1) có nghiệm phân biệt phân biệt khơng nhỏ 2 (2) có hai nghiệm phân biệt f 1 x2 , x3 2 khác x2 x3 x x 3 d) Biến đổi x1 x2 x3 10 13 x23 x33 10 x23 x33 (Nhẩm x = -2 nghiệm) Bài 1.2 Cho phươngtrình x x 2m 1 x 4m (1.2) Tìm m để phươngtrình a) Có nghiệm phân biệt b) Có nghiệm c) Có nghiệm phân biệt nhỏ 1 d) Có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 thỏa mãn x1 x2 x3 x1 x2 x3 10 Phân tích, hướng dẫn: x 2 PT x x x 2m f x x x 2m (2) a) (1.2) có nghiệm phân biệt (2) có hai nghiệm phân biệt khác 2 f 2 b) (1.2) có nghiệm (2) vơ nghiệm có nghiệm kép 2 c) (1.2) có nghiệm phân biệt phân biệt nhỏ 1 (2) có hai nghiệm phân biệt f 2 x2 , x3 1 khác 2 x2 1 x3 1 x 1 x 1 d) Thực biến đổi 2 x1 x2 x3 x1 x2 x3 10 2 x2 x3 2 x2 x3 10 3 2m 3 10 (Nhẩm x =1 nghiệm) Bài 1.3 Cho phươngtrình x 2m 1 x 2m (1.3) Tìm m để phươngtrình a) Có nghiệm phân biệt b) Có nghiệm phân biệt lớn 3 c) Có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 , x4 thỏa mãn x14 x24 x34 x44 x1 x2 x3 x4 20 Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x , ta phươngtrình t 2m 1 t 2m có hệ số thỏa mãn công thức nhẩm nghiệm ( a b c ), suy phươngtrình có hai nghiệm t1 t2 2m t1 m a) (1.3) có nghiệm phân biệt t2 2m t t m 1 Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa m b) Với điều kiện (1.3) có nghiệm phân biệt m x1 1, x2 1, x3 2m , x4 2m Kết hợp… d) (1.3) có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 , x4 thỏa mãn x14 x24 x34 x44 x1 x2 x3 x4 20 Khi (1.3) có nghiệm phân biệt lớn 3 2m 3 m 14 1 2m 2m 1.(1) 2m 2m 20 8m 4m 18 (Nhẩm x =3 nghiệm) Bài 1.4 Cho phươngtrình x m 1 x 9m 72 (1.4) Tìm m để phươngtrình a) Có nghiệm phân biệt b) Có nghiệm phân biệt nhỏ c) Có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 , x4 thỏa mãn x1 x2 x3 x4 18 Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x , ta phươngtrình t m 1 t 9m 72 (2) 2 Phươngtrình (2) có m 1 9m 72 m 17 Suy phươngtrình (2) có hai nghiệm t1 m m 17 t2 m m 17 m8 t1 m a) (1.4) có nghiệm phân biệt t2 m m 17 t t 1 m b) Với điều kiện (1) có nghiệm phân biệt m 17 x1 3, x2 3, x3 m 8, x4 m Khi (1.1) có nghiệm phân biệt nhỏ m m 24 Kết hợp… c) (1.1) có nghiệm phân biệt x1 , x2 , x3 , x4 thỏa mãn x1 x2 x3 x4 18 m 18 (Không nhẩm nghiệm, nhiên hệ số thỏa mãn: a 1,9b 100c ) Bài 1.5 Cho phươngtrình x m 1 x 2m 1 (1.5) Tìm m để phươngtrình có nghiệm phân biệt x1 x2 x3 x4 thỏa mãn x2 x1 x3 x2 x4 x3 Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x , ta phươngtrình t m 1 t 2m 1 (2) 2 Phươngtrình (2) có ' m 1 2m 1 (1.5) có nghiệm phân biệt (2) có hai nghiệm phân biệt dương t1 t2 S P Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán môn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Khi nghiệm (1.5) xếp theo thứ tự tăng dần t2 ; t1 ; t1 ; t2 Hệ thức x2 x1 x3 x2 x4 x3 t2 t1 t2 9t1 t 9t 2 Khi ta có hệ t1 t2 m 1 36 m 1 100 2m 1 m t1t2 2m 1 II PHÁT TRIỂN TƯ DUY HÀM: GIẢI BIỆN LUẬN CÁC BÀI TỐN CĨ THAM SỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CÔ LẬP THAM SỐ VÀ LẬP BBT CỦA HÀM SỐ BẬC Tư tưởng: - Cô lập tham số để biến đổi phươngtrình dạng f t g m , với t t x D , f t hàm số bậc - Quy việc tìm GTLN, GTNN biểu thức việc tìm GTLN,GTNN hàm số f t at bt c, t ; - Hướng thiết kế tập xuất phát từ phương trình: + Dạng: f x c.m ax b ( m tham số, f x hàm số bậc bậc hai) + Dạng: f x c.m g x ( m tham số, f x , g x hàm số bậc bậc 2) + Dạng: a f x bf x c d m ( m tham số) + Dạng: a x x b x x c d m Các tập minh họa: Bài 2.1 Tìm tất giá trị tham số m để phươngtrình Phân tích, hướng dẫn: x Phươngtrình x m x m x x ( m tham số) x m x có nghiệm Lập bảng biến thiên hàm số f x x x 1; ta m 3 m 2 Bài 2.2 Tìm tất giá trị tham số m để phươngtrình x x m x có nghiệm âm Phân tích, hướng dẫn: x x 1 Phươngtrình x x m x x x m x m x x Lập bảng biến thiên hàm số f x x 3x nửa khoảng 1; ta giá trị m cần tìm Bài 2.3 Tìm tất giá trị tham số m để phươngtrình 1 x x 2m có nghiệm x x Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x Điều kiện t 2 t Phươngtrình trở thành 2m 2t 3t x Lập bảng biến thiên hàm số f x 2t 3t ; 2 2; ta m Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Bài 2.4 Tìm m để phươngtrình 3 x x x x 2m có nghiệm Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x x t Áp dụng bất đẳng thức Cơsi, ta có x x t x x 12 t 2 t2 Phươngtrình trở thành 2m 3 t 3, t 6; t2 Lập bảng biến thiên hàm số f x 3 t 6; ta m cần tìm Bài 2.5 Tìm m để phươngtrình 16 x x x m có nghiệm Phân tích, hướng dẫn: Tương tự Bài 2.4 Bài 2.6 Tìm m để phươngtrình x x x x 3m (2.6) có nghiệm Phân tích, hướng dẫn: ĐKXĐ: x Đặt t x x Để tìm điều kiện t ta làm theo cách sau: Cách 1: t x x x 1 t Cách 2: t x x t x x t Lập bảng biến thiên hàm số t g x x x tập tìm điều kiện t Cách 3: t x x x x t t Coi PT ẩn x ĐK để PT có nghiệm ' t Phươngtrình (2.6) trở thành 3t 2t 16 3m phải có nghiệm t Lập BBT hàm số f t 3t 2t 16 nửa khoảng 2; ) ta ĐK m Nhận xét: Nếu yêu cầu toán nghiệm phân biệt cần tìm ĐK t để t cho giá trị phân biệt x Khi sử dụng Cách Cách ta tìm ĐK t t 2 x2 x2 Bài 2.7 Tìm tất giá trị nguyên tham số m để phươngtrình m có x x bốn nghiệm? Phân tích, hướng dẫn: x2 x 1 t t Đặt t x 1 x tx t * t t 4t t Với t thỏa mãn t * có hai nghiệm x phân biệt t Phươngtrình cho trở thành: t 2t m m t 2t (**) Phươngtrình cho có nghiệm (**) có hai nghiệm t phân biệt thỏa mãn t điều kiện Lập bảng biến thiên hàm số f t t 2t khoảng ; 4; t 0 m ta điều kiện tham số m là: m 24 Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Bài 2.8 Tìm m để phươngtrình x x x x m (2.8) có nghiệm phân biệt Phân tích, hướng dẫn: Tương tự Bài 2.7 với điều kiện ẩn phụ t x x t Bài 2.9 Tìm m để phươngtrình x m x x (2.9) có nghiệm Phân tích, hướng dẫn: ĐKXĐ: x x 1 Chia vế phươngtrình cho x đặt t , với điều kiện ẩn phụ t x 1 Đưa PT trở thành m 3t 2t Lập BBT hàm số f t 3t 2t nửa khoảng 0;1 điều kiện m Bài 2.10 Tìm m để phươngtrình x mx x có hai nghiệm phân biệt Phân tích, hướng dẫn: x Phươngtrình 3x (4 m) x (*) Phươngtrình cho có hai nghiệm (*) có hai nghiệm phân biệt lớn đồ thị hàm số y 3x (4 m) x ; cắt trục hoành hai điểm phân biệt b m4 Xét hàm số y 3x (4 m) x ; Ta có 2a m4 + TH1: Nếu m hàm số đồng biến ; nên m không thỏa mãn yêu cầu toán m4 + TH2: Nếu m 1 : Ta có bảng biến thiên m4 x 1 y 2 y m4 y Suy đồ thị hàm số y 3x (4 m) x ; cắt trục hoành hai điểm phân 2m 1 m4 biệt y y 0 m 8m 28 (1) 12 2 Vì m 8m 28 m 12 0, m nên Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa (1) 2m m 9 (thỏa mãn m ) Vậy m giá trị cần tìm 2 III PHÁT TRIỂN TƯ DUY HÀM, TƯ DUY SÁNG TẠO: TÌM GTLN-GTNN CỦA HÀM SỐ HOẶC BIỂU THỨC ĐẠI SỐ BẰNG CÁCH ĐƯA VỀ TÌM GTLN-GTNN CỦA HÀM SỐ BẬC TRÊN MỘT ĐOẠN HOẶC MỘT KHOẢNG Bài 3.1 Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ biểu thức: a) F x 3x , x 3; 4 b) F x x x x 1 c) F x x x x , x 2; 4 d) F x x x x , x 3;5 e) F x x3 x , x [1;1] Phân tích, hướng dẫn: a) Đặt t x 0;16 , đưa tìm GTLN,NN hàm số F f t 2t 3t 1, t 0;16 b) Đặt t x x 7; 14 , đưa tìm GTLN,NN hàm số F f t t t 1, t 7; 14 c) Đặt t x x , x 2; 4 Lập bảng biến thiên hàm số t x x 2; 4 , ta t 3;13 Đưa tìm GTLN,NN hàm số F f t t 3t 2, t 3;13 d) Đặt t x x 3, x 3;5 Lập bảng biến thiên hàm số y t x x đoạn 3;5 ta t 0; 2 Đưa tìm GTLN,NN hàm số F f t t 5t 6, t 0; 2 e) Ta có F x x x ( x x)2 ( x x ) Đặt t x x Lập bảng biến thiên hàm số t x x với x [1;1] Suy t t max t 1;1 1;1 Khi đó, hàm số viết lại : f (t ) t t với t ; Từ bảng biến thiên ta có: max y max f (t ) t , y f (t ) [ 1;1] ;2 [ 1;1] ; 2 1 t Bài 3.2 Tìm giá trị nhỏ hàm số: y x x 3 x Phân tích, hướng dẫn: Đặt t x 1, t t x x Đưa tìm GTNN hàm số y f t t 3t với t Lập BBT, suy GTNN t Bài 3.3 Tìm giá trị lớn giá trị nhỏ biểu thức: Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa a) y sin x 3cos x, x 00 ;1800 b) y sin x cos6 x, x 00 ;1800 c) y 5sin x 5cos x , x 00 ;1800 Phân tích, hướng dẫn: a) Đặt t sin x 0;1 Đưa tìm GTLN,GTNN hàm số y f t t 1 t , t 0;1 b) Ta có y sin x cos x sin x cos x 3sin x cos x sin x cos x 3sin x cos x Đặt t sin x 0;1 Đưa tìm GTLN,GTNN hàm số y f t 3t 1 t , t 0;1 c) Ta có y 5sin x 5cos x y 25sin x cos x ( y 0) Đặt t sin x 0;1 Đưa tìm GTLN,GTNN hàm số f t 25t 1 t , t 0;1 , từ tìm GTLN,GTNN hàm số cho Bài 3.4 Cho số thực a, b thoả mãn ab Tìm giá trị nhỏ biểu thức: P a b2 a b 1 b2 a2 b a Phân tích, hướng dẫn: a b2 a b2 a b a b a b a b Đặt t Ta có t ,t t2 b a b a b a b a b a b a Ta có P t t t t Xét hàm số f (t ) t t với t ; 2 2; a b a b ;22; b a Bài 3.5 Cho số thực không âm a, b, c thỏa mãn điều kiện a b c Tìm giá trị lớn Từ bảng biến thiên ta có P f (t ) t hay giá trị nhỏ biểu thức: P a b c 4(ab ac bc ) Phân tích, hướng dẫn: Ta có ab ac bc (a b c )2 3 Đặt t ab ac bc t 0;3 a b c (a b c )2 2(ab ac bc ) 2t Khi P f (t ) (9 2t ) 4t 4t 40t 84, t 0;3 Bằng cách lập BBT hàm số f (t ) 0;3 , ta P 0, max P 84 Bài 3.6 Cho số x, y thoả mãn: x y xy Chứng minh x y x2 y Phân tích, hướng dẫn: Đặt P x y x y Ta có P ( x y )2 x y 1 xy x y 2 x y xy Đặt t xy , P 2t 2t x y xy xy xy 1 Vì nên xy Do t 3 1 xy 2 xy x y 2 xy Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Xét hàm số f (t ) 2t 2t ;1 Từ bảng biến thiên ta có f (t ) P max f (t ) ;12 ;1 Suy điều phải chứng minh Bài 3.7 Cho x, y số thực thoả mãn: 2( x y ) xy 18 70 Chứng minh : 7( x y ) x y 25 33 Phân tích, hướng dẫn: Ta có: 7( x y ) x y x y x y x y xy 1 2 2 2 x y x y 33 xy 14 xy 33t 14t , với t xy 4 Ta có xy 2( x y ) xy xy Mặt khác 2( x y ) xy x y xy xy 1 Xét hàm số f t 33t 14t , t ; 3 70 18 Suy max f t t , f t t Từ suy ĐPCM 1 33 33 ; 25 ; 3 3 Bài 3.8 Cho số thực không âm x, y thay đổi thỏa mãn x y Tìm giá trị lớn giá trị nhỏ biểu thức: S x y y 3x 25 xy Phân tích, hướng dẫn: Do x y nên S 16 x y 12 x y xy 25 xy 16 x y 12 x y xy x y 34 xy 26 x y xy 12 Đặt t xy , ta được: S 16t x y 2t 12;0 xy 1 t 0; 4 1 Xét hàm số f t 16t 2t 12 đoạn 0; ta tìm được: 4 25 1 1 S x; y ; ; 2 2 2 2 2 2 191 max S x; y ; ; x; y 16 4 4 IV RÈN LUYỆN KỸ NĂNG XỬ LÍ CÁC BÀI TỐN VỀ GIAO ĐIỂM CỦA ĐƯỜNG THẲNG VÀ PARABOL Trang Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Bài 4.1 Tìm giá trị tham số m cho parabol P : y x x m cắt Ox hai điểm phân biệt A, B thỏa mãn OA 3OB Phân tích, hướng dẫn Phươngtrình hồnh độ giao điểm: x x m Để P cắt Ox hai điểm phân biệt A, B ' m m x xB Theo giả thiết OA 3OB x A xB A x x A B x A xB Viet + TH1: x A 3xB x A xB m x A xB x x m A B * * có hai nghiệm phân biệt x A 3 x B + TH2: x A 3xB x A xB m x A xB 12 x x m A B Viet Do m 3; m 12 Bài 4.2 Cho parabol P : y x x đường thẳng d : y mx Tìm tất giá trị thực m để d cắt P hai điểm phân biệt A, B cho diện tích tam giác OAB Phân tích, hướng dẫn Phươngtrình hồnh độ giao điểm P d x x mx x x x m x m Để d cắt P hai điểm phân biệt A, B m m 4 Với x y A 0;3 Oy Với x m y m 4m B m; m 4m Gọi H hình chiếu B lên OA Suy BH xB m m 1 9 OA.BH m 2 2 m 7 Bài 4.3 Tìm m để đường thẳng y 2m( x 1) cắt parabol y x x hai điểm phân biệt với gốc tọa độ tạo thành tam giác có diện tích Phân tích, hướng dẫn Tương tự Bài 4.2 Bài 4.4 Cho parabol P : y x x đường thẳng d : y mx Tìm giá trị thực Theo giả thiết tốn, ta có S OAB tham số m để d cắt P hai điểm phân biệt A, B có hồnh độ x1 , x2 thỏa mãn x13 x23 Phân tích, hướng dẫn Phươngtrình hồnh độ giao điểm P d x x mx x x x m x m Để d cắt P hai điểm phân biệt A, B m m 4 Trang 10 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa b) c P qua B 3; 4 có trục đối xứng x c) Hàm số y ax bx c có giá trị nhỏ x nhận giá trị x d) P qua M (4;3) cắt Ox N (3;0) P cho INP có diện tích biết hồnh độ điểm P nhỏ Phân tích, hướng dẫn a) Vì A P nên 4a 2b c (1) Mặt khác P có đỉnh I (1;2) nên b 2a b (2) I P suy a b c (3) 2a 4a 2b c a Từ (1), (2) (3) ta có 2a b b a b c c Vậy P cần tìm y x x b) Ta có c P qua B 3; 4 nên 4 9a 3b 3a b 2 (4) P có trục đối xứng x nên b b 3a 2a thay vào (4) ta 3a 3a 2 a b 1 Vậy P cần tìm y x x c) Hàm số y ax bx c có giá trị nhỏ x nên ta có 2 b 1 1 a b (5) , a b c a 2b 4c (6) a 2a 2 2 Hàm số y ax bx c nhận giá trị x nên a b c (7) a b a Từ (5), (6) (7) ta có a 2b 4c b 1 a b c c Vậy P cần tìm y x x d) Vì P qua M (4;3) nên 16a 4b c (8) Mặt khác P cắt Ox N (3;0) suy 9a 3b c (9), P cắt Ox P nên P t ;0 , t b t a Theo định lý Viét ta có 3t c a Trang 13 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa b IH NP với H hình chiếu I ; lên trục hoành 2a 4a Do IH , NP t nên S INP 3 t 4a 4a Ta có S IBC 2 t 3 2 b c 3 t 3 t 3t t (10) a a a 2a a Từ (8) (9) ta có 7a b b a suy t Thay vào (10) ta có t 84 t 3 7a 4t a a 3t 27t 73t 49 t Suy a b 4 c Vậy P cần tìm y x x V PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT GIẢI, RÈN LUYỆN TÍNH CẨN THẬN, CHẮC CHẮN, KỸ NĂNG TÍNH TỐN BẰNG VIỆC GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN HHKG 11 THEO PHƯƠNG PHÁP VÉC TƠ Thuật giải: Ta có thuật giải tổng quát sau: Bước 1: Chọn hệ ba véc tơ a , b , c không đồng phẳng Bước 2: Biểu diễn véc tơ theo a , b , c Bước 3: Sử dụng điều kiện phương hai véc tơ, điều kiện đồng phẳng ba véc tơ để lập hệ phươngtrình đại số; điều kiện vng góc, cơng thức tính góc, hai véc tơ để tìm giá trị thỏa mãn yêu cầu đề Một số định lí của véc tơ không gian: Định lí 1.1 Cho hai véc tơ a b ( a ) Khi hai véc tơ a b phương tồn số thực k cho b k a Định lí 1.2 Trong không gian, cho a b hai véc tơ không phương véc tơ c Khi ba véc tơ a , b , c đồng phẳng tồn số thực m, n cho c ma nb Hơn số m, n Định lí 1.3 Trong khơng gian, cho ba véc tơ a , b , c khơng đồng phẳng Khi với véc tơ d tùy ý, tồn số thực m, n, p cho d ma nb pc Hơn số m, n, p Các tập minh họa: Bài 5.1 Cho hình hộp ABCDA1B1C1D1 Gọi M N điểm thuộc đường AM thẳng AB1 A1C1 cho MN//BD1 Tính tỉ số AB1 Phân tích, hướng dẫn: Trang 14 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa +) Chọn hệ véc tơ a AB, b AD, c AA1 +) Đặt AM x AB1 x a c A1 N y A1C1 y a b Ta có MN MA AA1 A1 N = y x a yb 1 x c (1) BD1 a b c +) Vì MN//BD1 nên tồn số thực k cho MN k BD1 k a kb kc (2) y x k 1 AM So sánh (1) (2) ta có hệ y k x , y , k Vậy 3 AB1 1 x k Bài 5.2 Cho tứ diện ABCD , điểm M , N xác định MA xMC , NB y ND x, y 1 Tìm điều kiện x y để ba đường thẳng AB, CD, MN song song với mặt phẳng Phân tích, hướng dẫn: A +) Chọ hệ véc tơ: a DA, b DB , c DC a, b, c không đồng phẳng +) Ta có MA xMC DA DM x DC DM DA xDC a xc DM 1 B 1 x 1 x N 1 D M DB b 2 Lại có NB y ND DN 1 y 1 y +) Từ 1 suy C 1 x MN DN DM a b c 1 x 1 y 1 x +) Ta có AB DB DA b a, CD c ; AB CD hai véc tơ không phương nên ba đường thẳng AB, CD, MN song song với mặt phẳng ba véc tơ AB, CD, MN đồng phẳng MN mAB nCD , tức 1 x a b c m b a nc 1 x 1 y 1 x x m mb n a c 1 x 1 x 1 y Trang 15 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa m x m x y 1 y x n 1 x Vậy ba đường thẳng AB, CD, MN song song với mặt phẳng x y với Bài 5.3 Cho hình hộp đứng ABCD A ' B ' C ' D ' có đáy hình thoi cạnh a, BAD cos , cạnh bên AA ' 2a Gọi M điểm thỏa mãn DM k DA N trung điểm cạnh A ' B ' Tìm k để C ' M D ' N Phân tích, hướng dẫn: Đặt AB x, AD y, AA ' z Ta có C ' M C ' D ' D ' D DM x z k y D ' N D ' A ' A ' N y x 2 Khi C ' M D ' N C ' M D ' N k 2 x k y z x y x k y 1 x y 2 2 k a ka 1 a.a k 2 Bài 5.4 Cho hình tứ diện ABCD Gọi M, N, P điểm thuộc cạnh BC, BD, AC cho BC BM , BD BN , AC AP Mặt phẳng (MNP) cắt đường thẳng AD Q Tính AQ tỉ số AD Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a AB , b AC , c AD +) Ta có BM BC b a , 4 AP AC b , BN BD c a 3 2 +) Đặt AQ x AD xc Khi 1 PQ AQ AP b xc (1) Mặt khác ba véc tơ PQ, PM , PN đồng phẳng nên tồn số thực m, n cho PQ mPM nPN m AP AB BM n AP AB BN Trang 16 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa 1 3 = m n a m n b nc (2) 4 12 3 m 4 m n 1 AQ 1 So sánh (1) (2) ta có hệ: m n n Vậy 3 AD 12 1 2 n x x Bài 5.5 Cho hình hộp ABCD A ' B ' C ' D ' có tất mặt hình thoi cạnh a góc ' BAD DAA ' 600 Tính độ dài đường chéo AC ' BAA Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a AB, b AD, c AA ' a b c a, a, b b, c c, a 600 +) Ta có AC ' a b c AC ' a b c 2ab 2bc 2ca 3a a b cos 600 b c cos 600 c a cos 600 6a A D B C A' D' B' C' AC ' a Bài 5.6 Cho tứ diện ABCD có cạnh Gọi M, N trung điểm BD AC Trên đường thẳng AB lấy điểm P, đường thẳng DN lấy điểm Q cho PQ//CM Tính độ dài PQ Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a AB , b AC , c AD Khi đó: a b c a.b b.c c.a +) Giả sử AP x AB DQ yDN Khi ta có CM CA AM a b c 2 PQ PA AD DQ x AB AD y DA AC AD = xa yb 1 y c k k +) Do PQ//CM nên tồn số thực k cho PQ kCM a kb c 2 (1) (2) Trang 17 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa k x x 1 So sánh (1) (2) ta có hệ: y k y 2 k 1 y k 1 2 1 1 +) Khi PQ a b c PQ PQ a b c 3 3 Bài 5.7 Cho hình lập phương ABCDA1B1C1D1 có cạnh Gọi I trung điểm AB O tâm mặt BCC1B1, M điểm cạnh AD cho AD AM , P trung điểm BB1 K điểm cho A1K k A1C CK a) Tìm số k tỉ số biết đường thẳng MK song song với mp (PDC1) CA1 b) Gọi E F điểm thỏa mãn AE mAP , CF nCI cho O, E, F thẳng hàng Tìm số m, n độ dài EF Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a BA, b BB1 , c BC Khi đó: a b c a.b b.c c.a a) +) Ta có A1C c b a MK MA AA1 A1 K 1 c b k c b a 1 kc 1 k b k c (1) 5 +) Do MK//(PDC1) nên tồn số x, y cho: MK xPC1 yPD x PB1 B1C y PB BC CD x y b b x b c y c a ya b x y c 2 2 (2) Trang 18 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa 17 x 25 k y 11 So sánh (1) (2) ta có hệ 1 k x y y 25 11 k x y k 25 11 CK CA1 A1K 14 Với k 1 k 25 CA1 CA1 25 m 1 b b) Ta có OE OB BA AE b c a m a 1 m a b c 2 2 n n 1 1 OF OC CF b c a nc a b n c 2 2 2 Do O, E, F thẳng hàng nên có số thực k cho nk k 1 OE kOF a b k nc (4) 2 2 nk 1 m n 2 k m 1 So sánh (3) (4) ta có hệ m 1 k n k (3) 2 14 Khi EF OF OE a b c EF EF a b c 3 3 3 Bài 5.8 Cho hình chóp SABCD có đáy hình thoi tâm O, có độ dài đường chéo AC 4a, BD 2a , SO 2a SO ( ABCD) Gọi M trung điểm cạnh SC Tính góc hai đường thẳng SA BM Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a CA, b DB, c OS Khi đó: a 4a, b 2a, c 2a a.b b.c c.a +) Ta có SA a c , 1 1 1 BM BS BC b c a b a b c 2 2 2 +) Tính cos SA, BM : SA SA a c a c 3a , 2 Trang 19 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa 2 BM BM a b c a b c 2a 2 16 4 2 SA.BM a c a b c a c 6a 2 2 SA.BM Suy ra: cos SA, BM cos SA, BM SA, BM 300 SA.BM Bài 5.9 Cho lăng trụ ABC.A1B1C1 có tất mặt bên hình vng cạnh Gọi D, E, F trung điểm cạnh BC, A1C1, B1C1 Tính cơsin góc hai đường thẳng A1 F, DE Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a A1 A, b A1 B1 , c A1C1 Khi đó: a b c a.b a.c , b.c +) Ta có A1F A1 B1 A1C1 b c 2 1 DE DC CC1 C1 E a b +) Tính cos A1F , DE : A1F A1 F b c , 2 DE DE a b , A1F DE b c a b 2 A1F DE 15 Suy ra: cos A1F , DE cos A1 F , DE A1F DE 10 Bài 5.10 Cho tứ diện ABCD có cạnh AB 5, AC 4, AD góc BAC 600 , CAD 900 , DAB 1200 Gọi M N điểm cạnh AB CD cho AM 2MB, DN 2NC Tính cơsin góc hai đường thẳng MN AC Phân tích, hướng dẫn: Trang 20 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán môn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa +) Chọn hệ véc tơ a AB , b AC , c AD Khi đó: a 5, b 4, c 15 a.b 10, b.c 0, c.a +) Ta có MN MA AD DN 2 2 1 a b c 3 +) Tính cos MN , AC : MN AC a b c b 3 123 MN MN a b c 3 MN AC 123 Suy cos MN , AC cos MN , AC MN AC 41 Bài 5.11 Cho hình hộp ABCDA1B1C1D1 có độ dài cạnh a góc BAD DAA1 A1 AB 600 Gọi M, N trung điểm AA1 CD Tính cơsin góc hai đường thẳng MN, B1C Phân tích, hướng dẫn: +) Chọn hệ véc tơ a AA1 , b AB, c AD Khi đó: a b c a a2 a.b b.c c.a +) Ta có B1C a c 1 1 MN a b c 2 +) Tính cos MN , B1C : MN B1C a b c a c a , a MN MN a b c , B1C B1C a c 2 MN B1C Do cos MN , B1C cos MN , B1C MN B1C 10 a Trang 21 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa VI PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO; RÈN LUYỆN KỸ NĂNG DỰNG HÌNH, KỸ NĂNG TÍNH TỐN BẰNG VIỆC GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN VỀ DIỆN TÍCH CỦA THIẾT DIỆN Bài 6.1 Cho tứ diện ABCD có cạnh a Gọi I trung điểm AD; J điểm đối xứng với D qua C; K điểm đối xứng với D qua B Tính diện tích thiết diện tứ diện với mặt phẳng (IJK) Phân tích, hướng dẫn: - Hãy tìm cách tính độ dài cạnh tam giác IEF 2a + Tính EF BC 3 + Áp dụng Định lí Cơsin tam giác AIE AIF tính a 13 IE IF - Để tính diện tích tam IEF lựa chọn cách dựng đường cao từ đỉnh I áp dụng Định lí Pitago để tính độ dài đường cao, sử dụng trực tiếp Cơng thức Hêrơng S p p a p b p c để suy diện tích STD a2 Bài 6.2 Cho hình chóp SABCD có đáy hình vng cạnh a , cạnh bên 2a a Gọi M, N P trung điểm cạnh SA, BC CD Xác định thiết diện hình chóp với mặt phẳng (MNP) Hãy tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Có thể xác định thiết diện ngũ giác MKNPQ - Để tính diện tích thiết diện, định hướng cho học sinh theo cách sau: Cách 1: - Sử dụng Định lí Cơsin cho tam giác SAB để tính cos SAB tiếp tục định lí cho tam a 10 a 10 giác MAE để tính ME Tương tự, MF 2 3a - Sử dụng Định lí Pitago để suy EF NP Từ tính diện tích tam giác 3a 11 S MEF - Chứng minh S KNE SPQF S MEF a 11 - Từ suy STD S MEF Trang 22 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa Cách 2: - Có thể chia việc tính diện tích thiết diện thành việc tính diện tích tam giác MKQ hình thang KNPQ - Bằng cách tính độ dài cạnh tam giác MKQ theo định lí Cơsin sau áp dụng cơng thức Hêrơng để tính diện tích tam giác - Tính cạnh hình thang KNPQ, thấy hình thang cân, từ tính diện tích hình thang Bài 6.3 Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' cạnh a Gọi M, N trung điểm AB, AD Hãy dựng thiết diện hình phương với mặt phẳng (C'MN) tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Thiết diện ngũ giác C’INMJ - Có thể hướng dẫn cho học sinh tính diện tích thiết diện tương tự theo cách Bài 4.2 - Cụ thể: 17 a Tính S C ' EF Chứng minh S FIM S EIN SC 'EF 17 a Từ có STD 24 Bài 6.4 Cho tứ diện ABCD có cạnh a Gọi M trung điểm AB; E điểm thuộc đường thẳng BC cho C trung điểm BE Xác định thiết diện tứ diện với mặt phẳng (DME) tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: Trang 23 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa - Thiết diện tam giác DMN - Sử dụng định lí Cơsin tính cạnh: 13 MN a , ND a, 3 MD a 35 a 24 Bài 6.5 Cho tứ diện ABCD có cạnh a Gọi M N trung điểm AB BC, P điểm cạnh CD cho CP = 2PD a) Dựng thiết diện hình chóp cắt mặt phẳng (MNP) Thiết diện hình gì? b) Tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Sử dụng cơng thức Hêrơng tính được: STD - Thiết diện tứ giác MNPQ - Có thể chứng minh AQ = 2QD, từ suy thiết diện hình thang cân - Sử dụng định lí Cơsin tính cạnh MQ NP hình thang, sau tính đường cao QH hình thang 51 a MN PQ QH 144 Bài 6.6 Cho hình chóp S.ABCD có đáy hình vng cạnh a , cạnh bên a , M điểm thuộc cạnh SB cho MS 2MB Gọi (P) mặt phẳng chứa đường thẳng MD song song với đường thẳng AB a) Xác định thiết diện hình chóp với mặt phẳng (P) b) Hãy tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Từ tính diện tích thiết diện là: STD Trang 24 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán môn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa - Thiết diện hình thang cân MNDC - Tính cạnh: 2a a MN , MB 3 - Sử dụng định lí Cơsin tam giác SBC tính được: cos CBS - Tiếp tục sử dụng định lí Cơsin tam giác BCM tính MC ND a 5a 35 - Từ tính được: STD 36 Bài 6.7 Cho hình chóp S.ABCD có đáy hình vng cạnh a , cạnh bên MS a Gọi M điểm cạnh SA cho , (P) mặt phẳng qua hai điểm C, MA M song song với đường thẳng BD a) Xác định thiết diện hình chóp với mặt phẳng (P) b) Hãy tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Thiết diện tứ giác MKCI (Ở Hình: EF//BD) - Có thể định hướng cho học sinh tính diện tích thiết diện theo cách Bài 6.2 Cụ thể: Cách 1: - Tính diện tích tam giác MEF: a 31 + Bằng cách sử dụng định lí Cơsin cho tam giác MAE, MAF tính ME MF + Áp dụng tính chất đường trung bình AEF suy EF 2a a 26 + Từ tính S MEF (Bằng công thức Hêrông kẻ đường cao từ đỉnh A) - Tiếp theo, ta cần xác định xem điểm I K tương ứng chia đoạn ME MF theo tỉ số bao nhiêu? Trang 25 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa + Có nhiều cách để giải vấn đề này, chẳng hạn, từ M ta kẻ đường thẳng song song với AB, MI MN MN IE cắt SB N thấy ngay: IE BE AB EM FK 3 Tương tự có Từ suy tam giác ECI FCD có diện tích diện FM 10 26a tích tam giác MEF Do tính diện tích thiết diện STD 15 Cách 2: - Chia việc tính diện tích thiết diện thành việc tính diện tích hai tam giác MIC MKC Lưu ý tính chất đối xứng nên hai tam giác - Tính độ dài cạnh tam giác MIC theo định lí Cơsin sau áp dụng cơng thức Hêrơng tính diện tích tam giác Bài 6.8 Cho hình chóp S.ABC có đáy tam giác cạnh a , cạnh SA a tam giác SAB, SAC vuông A Gọi M K trung điểm SC AB, (P) mặt phẳng qua M song song với hai đường thẳng SA CK a) Xác định thiết diện hình chóp với mặt phẳng (P) b) Tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Thiết diện hình thang MNPQ - Tứ giác MNPQ hình thang vng P N a a 3a - Tính MN , PQ NP Từ 4 5a có STD 32 Bài 6.9 Cho hình chóp S.ABCD có tất cạnh a Gọi O giao điểm AC BD, I trung điểm OC, (P) mặt phẳng qua I song song với hai đường thẳng BD, SC a) Xác định thiết diện hình chóp với mặt phẳng (P) b) Tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Thiết diện ngũ giác NPQKM - Có thể cho học sinh thấy từ tính chất SC BD hình chóp S.ABCD nên suy tứ giác MNPK hình chữ nhật a a có MN , KP 2 a2 nên có diện tích S MNPK Trang 26 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn cấp THPT tỉnh Thanh Hóa a a a2 - Tam giác QKP cân Q, có: KP , QK QP SQKP 16 5a - Từ suy STD 16 Nhận xét : Có thể hướng dẫn học sinh tính diện tích ngũ giác MNPQK theo Cách Bài 6.7, cụ thể: - Gọi F giao QK EM chứng minh được: EP EN , SEPN S EQF STD S EQF EQ EF 9 9a 2 13a , từ tính S EQF 10 16 Bài 6.10 Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có cạnh a Gọi I tâm hình vng ABCD, (P) mặt phẳng qua I song song với hai đường thẳng BD' B'C a) Xác định thiết diện hình lập phương với mặt phẳng (P) b) Tính diện tích thiết diện theo a Phân tích, hướng dẫn: - Để dựng thiết diện, cần dựng đường thẳng qua I, song song với BD' cắt DD' P Khi P trung điểm DD' Sau dựng đường thẳng qua P song song với A'D cắt A'D' trung điểm Q Từ xác định thiết diện ngũ giác MNPQK - Để tính diện tích thiết diện, ta hướng dẫn học sinh tính tương tự theo cách Bài 4.3, theo tính 9a S MEF , đồng thời 16 chứng minh - Sử dụng định lí Cơsin tính QE QF S EKF S FPN 7a SMEF Do STD S MEF 9 16 Thanh Hóa, tháng 12 năm 2017 NGƯỜI VIẾT TrịnhQuốcPhượng Trang 27 Báo cáo viên: TrịnhQuốcPhượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa ... SMEF Do STD S MEF 9 16 Thanh Hóa, tháng 12 năm 2017 NGƯỜI VIẾT Trịnh Quốc Phượng Trang 27 Báo cáo viên: Trịnh Quốc Phượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa ... cho PQ kCM a kb c 2 (1) (2) Trang 17 Báo cáo viên: Trịnh Quốc Phượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt cán mơn Tốn... I K tương ứng chia đoạn ME MF theo tỉ số bao nhiêu? Trang 25 Báo cáo viên: Trịnh Quốc Phượng - Giáo viên trường THPT Triệu Sơn 3-Thanh Hóa Tập huấn Nâng cao lực bồi dưỡng HSG cho giáo viên cốt