Cung cấp được cơ sở lý luận và thực tiễn về phương pháp dạy học theo hướng rèn luyện kỹ năng giải toán; Phân tích thực trạng, khó khăn sai lầm của học sinh khi giải phương trình lượng giác có điều kiện; Hệ thống và phân loại các phương pháp kết hợp điều kiện thường dùng trong giải phương trình lượng giác có điều kiện.
Một số điểm mới trong sáng kiến:
- Sáng kiến đã nêu được phạm vi áp dụng, điểm hạn chế của mỗi phương pháp (4 phương pháp), từ đó giúp học sinh, đồng nghiêp nhanh chóng nắm vững được căn bản của kĩ năng, phương pháp tránh được sai lầm trong khi sử dụng.
- Bổ sung vào hệ thống kĩ năng một kĩ năng mới mà chưa tài liệu tham khảo, đồng nghiệp nào đề cập trong hệ thống kĩ năng kết hợp nghiệm của phương trình lương giác: “Kĩ năng tách điều kiện, nghiệm về cùng đuôi”.
- Cung cấp cho học sinh cơ sở lý thuyết, quy trình giải phương trình lượng giác có điều kiện và kỹ thuật trình bày lời giải phương trình lương giác có điều kiện; Minh họa được nhiều loại bài tập có trong các đề thi Đại học, Cao đẳng và thi học sinh giỏi các cấp những năm gần đây;
- Giúp cho các em học sinh rèn kỹ năng giải toán và giáo viên có thêm nhiều kinh nghiệm trong dạy học; Nâng cao khả năng giải toán cho học sinh thông qua các phương pháp mới, có chú trọng đến việc bồi dưỡng học sinh khá giỏi;
- Đánh giá kết quả áp dụng sáng kiến bằng định tính, định lượng, kiểm tra được độ tin cậy và nêu ra được những hướng phát triển của sáng kiến.
MÔ TẢ SÁNG KIẾN
1. HOÀN CẢNH NẢY SINH SÁNG KIẾN
1.1. Những khó khăn và sai lầm của học sinh
Khi giải phương trình lượng giác có điều kiện học sinh thường gặp những sai lầm và khó khăn về mặt kĩ năng. Ta xét một số bài tập sau:
Bài toán 1. Gải phương trình .
Nhận xét
Rất nhiều học sinh gặp bài tập này đều xét hai trường họp và phá dấu giá tri tuyệt đối sau đó giải phương trình dạng
Lời giải
TH1:
Phương trình
Kết hợp với được
TH2:
Phương trình
Kết hợp với được
Vậy phương trình có nghiệm
Khó khăn ở đây không phải vấn đề phân chia trường hợp mà lại rơi vào việc kết hợp điều kiện cho từng trường hợp và lấy nghiệm cuối cùng. Câu hỏi đặt ra là: “Làm thế nào để công việc giải toán, kết hợp điều kiện của bài toán được thực hiện được một cách dễ dàng mà học sinh chấp nhận được, hiểu được?”
Bài toán 2. Gải phương trình
Nhận xét
Khi gặp bài tập trên đây ban đầu học sinh cần đặt điều kiện, tiếp là biến đổi phương trình, giải phương trình và kết hợp điều kiện.
Khó khăn ở đây lại là vấn đề kết hợp điều kiện.
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp với điều kiện được
Sau khi giải xong phương trình rất nhiều học sinh kết luận ngay là nghiệm thỏa mãn điều kiện. Kết luận phương trình có nghiệm .
Đây là sai lầm mà nhiều học sinh mắc phải. Giáo viên cần biết nguyên nhân sai lầm là: quan sát điều kiện và nghiệm thì quả là có sự khác nhau cơ bản. Vậy cần làm như thế nào khi gặp những bài tập như trên.
Bài tập trên đây có thể dùng đường tròn lượng giác để kết hợp nghiệm. Xong câu hỏi đặt ra là “có phải bài tập nào cũng dùng đường tròn lượng giác để kết hợp nghiệm?”. Đây là một vấn đề khó, bài tập 3 dưới đây sẽ trả lời câu hỏi trên.
Bài toán 3. Gải phương trình
Nhận xét
Đây là bài tập rất đơn giản. Nhưng khó khăn ở đây là việc kết hợp điều kiện và lấy nghiệm cuối cùng của bài tập.
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp điều kiện được
Bài toán 3 trên đây không dùng được đường tròn lượng giác. Chúng ta cần biets rằng đường tròn lượng giác chỉ áp dụng được cho những bài tập có chu kì là (đuôi là ). Vậy trong bài viết này tác giả xin giới thiệu phương pháp đổi đuôi và tách nghiệm để xử lý kết hợp điều kiện.
Nhận xét
Bản thân phương trình này thì không có điều kiện. Trong quá trình giải bài tập này ta để ý góc dưới dấu cosin lập thành cấp số nhân với công bội là 2, để giải phương trình trên ta nhân 2 về với sinx. Vậy ta xét 2 thường hợp của hàm sinx là và vậy xuất hiện điều kiện
Lời giải
1.2. Những khó khăn của giáo viên
1.3. Lý do chọn sáng kiến
2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ
4. HỆ THỐNG BÀI TẬP RÈN KỸ NĂNG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC CÓ ĐIỀU KIỆN
4.1. Cơ sở lý thuyết
4.1.1. Các công thức lượng giác thường dùng
Phân môn lượng giác có rất nhiều công thức thường dùng, trong chương trình lớp 11 ta thường dùng các công thức sau
4.1.3. Một số phương trình lượng giác thường gặp
Ngoài những hương trình rất đơn giản ta quan tâm các phương trình sau
4.2.1. Kỹ năng biểu diễn điều kiện, nghiệm về cùng một hàm số lượng giác
Nội dung phương pháp
Đặt điều kiện, giải đến điều kiện của một hàm số lương giác(ta sẽ đưa nghiệm vê hàm số này).
Giải phương trình, kết hợp điều kiện và giải nghiệm.
Phạm vi áp dụng của phương pháp: Phương pháp này chỉ áp dụng cho những phương trình có điều kiện và nghiệm có thể chuyển về cùng một hàm số lượng giác.
Hạn chế của phương pháp: Không triệt để( nhiều bài không giải được).
Ví dụ 1. Giải phương trình
Phân tích
- Nhận thấy bài tập này thì nghiệm của phương trình, điều kiện chuyển được về được hàm số .
- Giải điều kiện, nghiệm đến .
- Kết hợp điều kiện, giải nghiệm và kết luận.
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
Kết hợp với điều kiện được
Nhưng không phải bài tập nào cũng có được điều kiện và cách giải đơn giản như vây. Ta xét ví dụ 2 sau:
Ví dụ 2. Giải phương trình
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
Kết hợp vối điều kiện được
Có đôi lúc điều kiện của phương trình lại không phải lúc nào cũng tồn tại mà nó chỉ xuất hiện trong các bước giải toán. Ta xét ví dụ 3 và ví dụ 4 sau:
Ví dụ 3. Giải phương trình .
Phương trình
Vậy phương trình có nghiệm
Ví dụ 4. Giải phương trình
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
TH1:
Phương trình vô nghiệm.
TH2:
Phương trình
Kết hợp với điều kiện được
Vậy phương trình có nghiệm
Bài tập trên đây nếu chúng ta không để ý thì rất dễ mắc sai lầm rằng , từ đó sẽ đẫn đễn việc kết luận ngay phương trình vô nghiệm.
Ví dụ 5. (Đề thi học sinh giỏi lớp 12 – Bình Phước – năm 2014)
Giải phương trình
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp với điều kiện được
Một số bài tập tự luyện:
Giải các phương trình
Vậy phương trình lượng giác có điều kiện là một trong những phương trình khó nhưng chuyển được điều kiện, phương trình về cùng một hàm số lượng giác thì điều kiện của bài tập không thể gây khó khăn cho việc giải toán.
Vấn đề cần giải quyết: Câu hỏi đặt ra là: “Những phương trình không giải được bằng phương pháp biểu diễn điều kiện, nghiệm về cùng một hàm số lượng giác thì ta sẽ giải quyết chúng như thế nào?” Ta sẽ đi tìm hiểu nội dung tiếp theo 2.2.2. trong nọi dung.
4.2.2. Kỹ năng kết hợp điều kiện trên đường tròn lượng giác
Nội dung phương pháp
Đặt điều kiện, giải triệt để điều kiện.
Giải phương trình đến nghiệm x.
Biểu diễn nghiệm, điều kiện trên cùng một đường tròn lượng giác, lấy nghiệm và kết luận chung cho phương trình.
Quy tắc biểu diễn nghiêm, điều kiện trên đường tròn lượng giác:
Họ nghiệm Có n điểm là n đỉnh của đa giác đều nội tiếp đường tròn. Điểm đầu biểu diễn cung nhỏ có số đo .
- Biểu diễn điểu kiện bởi X
- Biểu diễn nghiệm bởi O
Phạm vi áp dụng của phương pháp: Phương pháp này chỉ áp dụng cho những phương trình có điều kiện và nghiệm x không vượt quá
Hạn chế của phương pháp: Không triệt để(nhiều bài không giải được).
Ví dụ 6. Giải phương trình
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp với điều kiện được
Ví dụ 7. Giải phương trình
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
Dễ thấy nghiệm thỏa mãn điều kiện.
Kết hợp trên đường tròn lượng giác
Kết hợp với điều kiện được
Ví dụ 8. Giải phương trình
Lời giải
TH1
Phương trình
Biểu diễn nghiệm, điều kiện trên đường tròn lượng giác ta được nghiệm:
; ;
TH2
Phương trình
Biểu diễn nghiệm, điều kiện trên đường tròn lượng giác ta được nghiệm:
Hợp nghiệm được
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp nghiệm trên đường tròn lượng giác được
Trên đây là một số đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, còn đề thi đại học, đề tham khảo, thi thử đại học rất phong phú ta xét ví dụ 10.
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
Kết hợp nghiệm trên đường tròn lượng giác được
Một số bài tập tự luyện
Giải các phương trình
1)
2)
3) (Đề thi đại học khối A – năm 2006)
4) (Đề thi đại học khối B – năm 2006)
5) (Đề thi đại học khối A – năm 2008)
6) (Đề thi đại học khối A – năm 2009)
7) (Đề thi đại học khối A – năm 2011)
8) (Đề thi học sinh giỏi lớp 12 – Bắc giang – năm 2009)
9) (Đề thi học sinh giỏi lớp 12 – Bắc giang – năm 2011)
Vấn đề cần giải quyết: Trong nội dung phương pháp đã chỉ rõ chỉ những phương trình có điều kiện và nghiệm không vượt quá thì áp dụng được phương pháp này. Ngược lại thì sao, giải những phương trình đó như thế nào? Ta sẽ đi tìm hiểu nội dung tiếp theo 2.2.3. trong nội dung
4.2.3. Kỹ năng tách điều kiện, nghiệm về cùng “đuôi”
Nội dung phương pháp
Đặt điều kiện, giải triệt để điều kiện.
Giải phương trình đến nghiệm x.
Tách nghiệm, điều kiện về cùng một “đuôi”, kết hợp nghiệm, lấy nghiệm và kết luận chung cho phương trình.
Quy tắc tách điều kiện về cùng “đuôi”:
Đổi hai họ nghiệm nghiệm về cùng đuôi:
- Chọn đuôi chung cho hai họ nghiệm:
Đuôi chung là đuôi chia hết cho các đuôi riêng;
Lấy đuôi chung chia đuôi riêng sẽ được hệ số riêng m là số họ nghiệm tách được về đuôi chung của họ nghiệm đó khi thay
- Đổi từng họ nghiệm(đổi đuôi, đổi về góc ban đầu không âm.)
Phạm vi áp dụng của phương pháp:
Phương pháp này áp dụng cho tất cả phương trình lượng giác có điều kiện.
Hạn chế của phương pháp:
Khi kết hợp điều kiện nhiều phương trình tách được nhiều nghiệm nên việc viết nghiệm là cồng kềnh.
Ta xét các ví dụ sau:
Ví dụ 11.(Bài toán 3). Giải phương trình
Phân tích
- Việc giải điều kiện, phương trình không có khó khăn.
- Nhiều học sinh khi giải được nghiệm, điều kiện cho rằng không thỏa mãn điều kiện
Lời giải
Điều kiện:
Phương trình
Kết hợp điều kiện
Tách nghiệm, điều kiện.
Đuôi chung
Điều kiện:
Hệ số riêng là 1
+
Nghiệm:
Hệ số riêng là 5
Kết hợp điều kiện được:
Ví dụ 12. Giải phương trình
Phân tích
- Trong bài tập này ta có ba điều kiện, trong lời giải dùng công thức góc nhân đôi;
- Thay vì khử điều kiện ta sẽ biến đổi đồng thời tử, mẫu, thay hàm tan.
Lời giải
Điều kiện
Phương trình
Kết hợp điều kiện
Tách nghiệm, điều kiện.
Đuôi chung
Điều kiện:
Hệ số riêng là 2
Hệ số riêng là 1
Hệ số riêng là 2 Thaybởi
+
Nghiệm:
Hệ số riêng là 2
Kết hợp điều kiện được
Ví dụ 13. Giải phương trình
Phân tích
Kết hợp điều kiện
Tách nghiệm, điều kiện.
Đuôi chung
Điều kiện:
Hệ số riêng là 2
Hệ số riêng là 3
Hệ số riêng là 5
+
Nghiệm:
Hệ số riêng là 6
Ví dụ 14. Giải phương trình
Phân tích
Để giải phương trình trên đây ta thực hiện như sau:
- Áp dụng các quy tắc giải phương trình vô tỷ cơ bản.
- Để ý các điều kiện dạng bất phương trình lượng giác ta sẽ không giải điều kiện này; chỉ đặt điều kiện và để treo điều kiện.
- Giải lấy nghiệm của phương trình, tách nghiệm vả thử trực tiếp.
- Kết luận nghiệm.
Tách nghiệm.
Thử nghiệm
Đuôi chung
Điều kiện:
là hàm tuần hoàn chu kì Vậy cần đổi tất cả nghiệm vể đuôi
+
Nghiệm:
Phân tích
Để giải phương trình trên thực hiện các bước sau:
- Áp dụng các quy tắc giải phương trình vô tỷ cơ bản.
- Để ý các điều kiện dạng bất phương trình lượng giác ta sẽ không giải điều kiện này; chỉ đặt điều kiện và để treo điều kiện.
- Giải lấy nghiệm của phương trình, tách nghiệm vả thử trực tiếp.
- Kết luận nghiệm.
Tách nghiệm.
Đuôi chung
Điều kiện:
tuần hoàn chu kì ;
trong điều kiện có đuôi ,
đuôi nghiệm . Vậy đuôi chung
+
Nghiệm:
Thay vào (1)
Thay vào (1)
Được thỏa mãn
Phân tích
Tách nghiệm.
Đuôi chung
+
Nghiệm:
Hệ số riêng là 4
Nghiệm chung
Một số bài tập tự luyện
Giải các phương trình
Vấn đề cần giải quyết: “Những phương trình khi kết hợp điều kiện theo phương pháp này thì số họ nghiệm dược tạo ra quá nhiều ta rất vất vả để viết nó. Câu hỏi là có cách nào khắc phục không?”. Ta sẽ đi tìm hiểu nội dung tiếp theo 2.2.4. trong nội dung.
4.2.4. Kỹ năng xử lý số học khi kết hợp nghiệm với điều kiện
Nội dung phương pháp
Đặt điều kiện, giải triệt để điều kiện.
Giải phương trình đến nghiệm x.
Thay từng nghiệm vào điều kiện tìm điều kiện tương quan giữa hai tham số(tham số từ điều kiện – tham số từ nghiệm);
Kết luận nghiệm(nhớ điều kiện của tham số).
Phạm vi áp dụng của phương pháp:
Phương pháp này áp dụng cho tất cả phương trình lượng giác có điều kiện.
Hạn chế của phương pháp:
Khi kết hợp điều kiện học sinh thường rất yếu trong các kĩ năng về số học, xử lý nghiệm nguyên.
Ví dụ 17. Giải phương trình
Ví dụ 18. Giải phương trình
Một số bài tập tự luyện
Giải các phương trình
1)
2)
3)
4) (Đề thi đại học Khối A – Năm 2011).
5) (Đề thi đại học Khối B – Năm 2006).
6)
7)
8)
Điều kiện
Phươngtrình
Kết hợp với điều kiện được
Điều kiện:
Kết hợp với điều kiện được
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MÔ TẢ SÁNG KIẾN…………………………………………………
1. HOÀN CẢNH NẢY SINH SÁNG KIẾN…………………………
1.1. Những khó khăn và sai lầm của học sinh………………………. .
1.2. Những khó khăn của giáo viên…………………………………..
1.3. Lý do chọn sáng kiến…………………………………………..
2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ………………………………….
3. THỰC TRẠNG DẠY VÀ HỌC PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG
GIÁC CÓ ĐIỀU KIỆN Ở BẬC HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG....
3.1. Thực trạng dạy học rèn luyện kỹ năng giải phương trình
lượng giác của giáo viên ở trung học phổ thông………………….
3.2. Thực trạng kỹ năng giải phương trình lượng giác của học
sinh ở cấp học trung học phổ thông……………………………….
4. HỆ THỐNG BÀI TẬP RÈN KỸ NĂNG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH
LƯỢNG GIÁC CÓ ĐIỀU KIỆN…………………………………...
4.1. Cơ sở lý thuyết……………………………………………………
4.2. Hệ thống bài tập dạy học rèn kỹ năng giải phương trình lượng giác
có điều kiện.........................................................................................
5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC……………………………………………
5.1. Mục đích và nhiệm vụ của áp dụng sáng kiến………………….
5.2. Tiến hành áp dụng sáng kiến…………………………………….
5.3. Kế hoạch và nội dung áp dụng sáng kiến……………………….
5.4. Cơ sở để đánh giá kết quả của sáng kiến……………………….
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ………………………………………...
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................