Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 65 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
65
Dung lượng
493,77 KB
Nội dung
TR NG I H C S PH M HÀ N I KHOA tỐN ====== o0o ====== HỒNG TH C M NGUYÊN PH NG PHÁP GI I M T S BÀI TỐN CH A THAM S TĨM T T KHỐ LU N T T NGHI P Chuyên ngành: is Ng Hà N i – 2013 -1- IH C ih ng d n khoa h c GVC V NG THÔNG L IC M N Trong th i gian th c hi n đ tài khóa lu n t t nghi p, d b o t n tình c a th y h ng d n đ c phía nhà tr i s ch ng t o u ki n thu n l i Em có m t trình nghiên c u, tìm hi u h c t p nghiêm túc đ hoàn thành đ tài K t qu thu đ c không ch n l c c a b n thân mà cịn có s giúp đ c a q th y cơ, gia đình b n Em xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y cô giáo giúp đ em c bi t th y V thành t t đ tài v ph ng Thông th y h ng d n, h tr em hoàn ng pháp, lý lu n n i dung su t th i gian th c hi n khóa lu n t t nghi p -2- L I CAM OAN Khóa lu n đ thân s h c hồn thành d i s tìm hi u, nghiên c u c a b n ng d n t n tình c a th y giáo V ng Thơng Trong khóa lu n có tham kh o k t qu nghiêm c u c a m t nhà khoa h c Em xin kh ng đ nh k t qu c a khóa lu n khơng chép t b t kì đ tài Em xin ch u hoàn toàn trách nhi m v l i cam đoan c a Hà N i, tháng n m 2013 Sinh viên Hoàng th C m Nguyên -3- M CL C U M Lý ch n đ tài M c đích nghiên c u it ng ph m vi nghiên c u Nhi m v nghiên c u ng pháp nghiên c u Ph C u trúc khóa lu n Ch ng 1: M T S PH BÀI TOÁN CH A THAM S VÀ NG PHÁP GI I 1.1 Hàm s ch a tham s 1.1.1 Tìm m đ c bi t c a h hàm s 1.1.2 Cho h hàm s y f ( x, m) , m tham s Tìm m đ h đ th t ng giao v i m t đ ng m t ph ng 13 1.1.3 Cho m M có t a đ ph thu c vào tham s m Tìm qu tích m M m thay đ i 18 1.2 Ph ng trình ch a tham s 26 ng trình f x, m có 1.2.1 Tìm u ki n c a tham s m đ h ph nghi m D 26 ng trình f x, m có 1.2.2 Tìm u ki n c a tham s m đ h ph nghi m th a mãn m t s u ki n D 31 1.3 B t ph ng trình ch a tham s 36 1.3.1 Tìm u ki n c a tham s m đ h b t ph 1.3.2 Tìm u ki n c a tham s f x, m -4- m đ h ng trình 36 b t ph ng trình có nghi m th a mãn m t s u ki n D 39 1.4 H ph ng trình ( b t ph ng trình) ch a tham s 42 1.5 Tìm giá tr l n nh t, nh nh t c a bi u th c toán h c 47 CH NG 2: XÉT M T S C U TRÚC IS D NG X d 54 2.1 Bài toán xét c u trúc đ i s d ng d a b d a, b , d tham s 54 2.2 Bài toán xét c u trúc đ i s d ng X 1 a ib a, b X X m t t p b t kì 57 K T LU N 59 DANH M C TÀI LI U THAM KH O 60 -5- M U Lý ch n đ tài i s m t ngành toán h c nghiên c u m t cách tr u t ng h th ng s đ m phép tính gi a chúng, bao g m c m t s ch đ cao c p nh lý thuy t nhóm, vành, tr ng i s gi ng d y ng ph thông ch y u liên quan đ n phép tính s th c, tr hàm s , ph ng trình đ th s c p Các nhà tốn h c g i môn đ i s s c p Trong nhà tr ng ph thông, môn tốn gi m t v trí h t s c quan tr ng Nó giúp h c sinh h c t t môn h c khác, công c c a nhi u ngành khoa h c khác, công c đ ho t đ ng đ i s ng th c t Mu n h c t t mơn tốn ngồi n m v ng lí thuy t cịn c n ph i làm nhi u t p luy n t p Trong mơn tốn d ng tốn ch a tham s đ ch ph thơng có r t nhi u c phân chia thành nhi u toán nh ng trình h c Tuy nhiên d ng toán ch a đ lo i rõ ràng h th ng đ y đ c ng ch a đ a đ gi i m t cách t h “Ph ng pháp ng minh V i mong mu n tìm hi u sâu h n v đ i t s c ph c phân ng d n c a th y h ng nói đ c ng d n, em quy t đ nh ch n đ tài ng pháp gi i m t s toán ch a tham s ” đ trình bày khóa lu n t t nghi p đ i h c M c đích nghiên c u M c đích c a khóa lu n phân d ng đ a ph pháp gi i m t cách chi ti t toán ch a tham s -6- ng it a) ng ph m vi nghiên c u it ng nghiên c u it ng nghiên c u ph ng pháp gi i c a d ng toán ch a tham s b) Ph m vi nghiêm c u Ph m vi nghiên c u m t s d ng t p ph ng pháp gi i toán ch a tham s Nhi m v nghiên c u Nhi m v nghiên c u phân lo i, h th ng d ng toán ch a tham s Ph ng pháp nghiên c u Phân tích t ng h p ki n th c C u trúc khóa lu n Khóa lu n g m ch ng: Ch ng : M t s tốn có ch a tham s Ch ng : Xét m t s c u trúc đ i s d ng X d -7- Ch ng 1: M T S PH BÀI TOÁN CH A THAM S VÀ NG PHÁP GI I 1.1 Hàm s ch a tham s 1.1.1 Tìm m đ c bi t c a h hàm s Gi s ta có h hàm s y f (m, x) m tham s thu c t p h p A ( A có nhi u h n giá tr ) có m t hàm s c th t đ i, m A ta đ ng v i m i giá tr m A ta ng ng v i m t đ th c th Khi m thay c m t h hàm s có t ng ng m t h đ th Có th phân m m t ph ng t a đ thành lo i: - i m mà m i đ th c a h hàm s cho qua (đi m c đ nh), - i m ch có s đ th c a h cho qua, - i m khơng có đ th c a h cho qua 1.1.1.1 i m mà m i đ th c a h hàm s cho qua (đi m c đ nh) i m M ( x0 , y0 ) đ m i đ th c a h t a) Ph Ph ng ng v i m i m A đ u qua M ng pháp gi i Có nhi u ph d ng ph c g i m c đ nh c a h hàm s cho ng pháp gi i cho tốn song ta th ng pháp đa th c ph ng s ng pháp gán giá tr ng pháp đa th c D a vào k t qu sau: m t đa th c b c n khơng có q n nghi m, đa th c b c n, f ( x) a0 x n a1 x ( n1) an có nhi u h n n nghi m ch đa th c đ ng nh t b ng đa th c không, t c ch a0 a1 an , t ta có h ph ph ng trình ta tìm đ c x0 , y0 -8- ng trình n x0 , y0 , gi i h c 1: G i M ( x0 , y0 ) m c đ nh c n tìm c a h hàm s - B y f (m, x), m A Khi đó, theo đ nh ngh a m M n m m i đ th c a h hàm s cho t c y0 f ( m, x0 ) m A hay y0 f m, x0 m A (1) a0 x0 , y0 m k a1 x0 , y0 m k 1 ak x0 , y0 (m A) (2) Theo tính ch t c a đa th c t (2) ta suy ra: a0 x0 , y0 a1 x0 , y0 ak x0 , y0 -B 3 c 2: H (3) xã đ nh t a đ m M H (3) có nghi m h đ th hàm s có t ng y m c đ nh -B c 3: Th l i Chú ý: V i m t s tr Xem v ng h p ta xét f '( x0 , m) s thu n ti n h n ph i c a đ ng th c m t hàm s đ i v i m: F m f m, x0 F m y0 m A , t c F m h ng s đ i v i m T đây, suy ra: F ' m (m A) A0 ( x0 )m n A1 ( x0 )m( n1) An ( x0 ) (m A) T ta suy đ c h ph ng trình xác đ nh hồnh đ m M: A0 x0 , y0 A1 x0 , y0 Ak x0 , y0 Tìm đ c x0 , cho m m t giá tr đ tìm y0 -9- Ph ng pháp gán giá tr Không ph i đ th hàm s c ng có th đ a v d ng đa th c, s s d ng ph ng pháp tr ng h p c 1: Ta gán cho m giá tr th nh t, ta s có đ -B Gán cho m giá tr th hai, ta s tìm đ c hàm s c hàm s f1 ( x ) f ( x ) -B c 2: Tìm giao m c a hàm s -B c 3: Ta ch ng minh giao m m c n tìm f1 ( x) , f ( x) b) Ví d minh h a VD1: Cho h hàm s y x m 1 x 2m 3m x 2m(2m 1) (*) m tham s Tìm t t c nh ng m c đ nh c a h đ ng cong Gi i : Cách c 1: G i M ( x0 , y0 ) m c đ nh c n tìm Khi đó, B y0 x03 m 1 x02 2m 3m x0 2m(2m 1) hay x0 m x0 x02 m x03 x02 x0 y0 (m) i u t ng đ ng v i: 4 x0 3x0 x0 x0 x0 x0 y0 B c 2: H có m t nghi m nh t x0 2; y0 B c 3: Ng c l i: thay x0 2; y0 vào h hàm s ta đ 23 (m 1)22 (2m 3m 2).2 2m(2m 1) m 4m 6m 4m 2m 0m v i m - 10 - c: VD3: Tìm p đ h sau vô nghi m ( p x )( p x 2) x Gi i H cho vô nghi m ch f ( x ) ( p x )( p x 2) ; x i u ki n c n: Gi s f ( x) ; x nh v y ta có: f (1) f (0) f (1) ( p 1)( p 3) p 0 (1) p( p 2) p ( p 1)( p 1) V y (1) u ki n c n đ f ( x) ; x i u ki n đ : i) N u p p x (x) Do 1 x p x 1 ( p x )( p x 2) ; x ii) N u p Do 1 x p x p x ( p x )( p x 2) ; x V y p ho c p u ki n c n đ đ h cho vô nghi m c) Bài tốn áp d ng Bài 1: Tìm a đ h sau có nghi m x ( y 3) (1) (2) y 2ax áp s : a - 51 - 3 16 Bài 2: Tìm a, m đ h sau có nghi m nh t ( x y )sin a ( y x )cos a m sin(a ) ( x y )cos a ( y x )sin a m cos(a ) áp s : m 4; a Bài 3: Tìm a, b, c đ h sau có nghi m a cos x b sin x c 2 a sin x b cos x c áp s : a b 2c 1.5 Tìm giá tr l n nh t, nh nh t c a bi u th c toán h c a) Bài toán Cho m t bi u th c toán h c ch a tham s , m i giá tr c a tham s s cho ta m t bi u th c toán h c khác Lúc bi u th c có th có ho c khơng có GTLN, GTNN Mu n tìm GTLN, GTNN c a bi u th c toán h c ta có th làm theo m t s ph ng pháp sau ng pháp b t đ ng th c Ph Cho hàm s f ( x) xác đ nh mi n D Ta nói r ng: S M GTLN c a f ( x) D, n u đ ng th i th a mãn hai u ki n sau đây: i) f ( x) M x D ii) T n t i x0 D , cho f ( x0 ) M Khi ta s kí hi u M max f ( x) xD S m GTNN c a f(x) D, n u đ ng th i th a mãn hai u ki n sau đây: - 52 - i) f ( x) m x D ii) T n t i x0 D , cho f ( x0 ) m Khi ta s kí hi u m f ( x) xD ng pháp b t đ ng th c d a tr c ti p vào đ nh ngh a Nh v y Ph s d ng ph ng pháp đ tìm GTLN, GTNN c a hàm s m t mi n D ta s ti n hành theo hai b c: -B c 1: Ch ng minh m t b t đ ng th c -B c 2: Tìm m t m mi n D cho ng v i giá tr đ ng th c v a tìm đ Ph f ( x) y, b t c tr thành đ ng th c ng pháp mi n giá tr hàm s c 1: G i y0 m t giá tr tùy ý c a hàm s xét mi n cho -B i u có ngh a h ph ng trình sau ( n x) có nghi m f ( x) y0 x D c 2: Tùy d ng c a h ph ng trình mà có u ki n có nghi m thích h p Trong nhi u tr ng h p, u ki n y sau bi n đ i -B rút g n s đ a v d ng y0 c 3: Vì y0 m t giá tr b t kì c a f ( x) , nên t u ta suy -B đ c f ( x ) xD Ph Ph xD ng pháp chi u bi n thiên ng pháp xét chi u bi n thiên c a hàm s đ tìm GTLN GTNN c a m t hàm s xét mi n D đ -B max f ( x) c ti n hành nh sau: c 1: B ng cách s d ng ki n th c v tam th c b c 2, nh th c b c nh t, ta l p b ng bi n thiên c a hàm s mi n D cho - 53 - -B c 2: D a vào b ng bi n thiên so sánh giá tr đ c bi t đ đáp s c a toán Khi s d ng ph ng pháp ta c n l u ý nh ng u sau đây: N u trình gi i, ta dùng phép bi n đ i ( đ cho tốn đ n gi n h n) , toán m i t đ nh m i mà ta s tìm đ ng đ ng, ta ph i xác đ nh l i mi n xác c GTLN, GTNN c a hàm s đ c đ n gi n hóa b) Ví d minh h a VD1: Tìm GTNN c a hàm s f ( x, y, z ) xy yz zx mxyz , xét mi n D ( x, y, z ) : x 0, y 0, z 0; x y z 1 bi n lu n theo tham s m Gi i N u ( x, y, z ) D , áp d ng theo b t đ ng th c Cauchy ta có: x yz xyz 27 (1) N u ( x, y, z ) D x 0, y 0, z , ta có b t đ ng th c Cauchy 1 1 ( x y z) x y z 1 1 xy yz zx xyz x y z Do x y z xy yz zx xyz N u ( x, y, z ) D xyz , rõ ràng xy yz zx xyz V y ta có ( x, y, z ) D xy yz zx xyz T ta suy ra: f ( x, y, z ) (9 m) xyz ( x, y, z ) D (2) Xét kh n ng sau: - N u m , t (2) ta có: f ( x, y, z ) ( x, y, z ) D - 54 - L i có f (0,0,1) f (0,1,0) f (1,0,0) (0,0,1);(0,1,0);(1,0,0) D V y tr ng h p f ( x, y , z ) ( x , y , z )D - N u m m t (1) (2) ta có: f ( x, y , z ) 9m ( x, y, z ) D 27 1 1 9m 1 1 L i có f , , , , D 27 3 3 3 3 Trong tr ng h p f ( x, y, z ) ( x , y , z )D 0 V y ta có f ( x, y, z ) m ( x , y , z )D 27 VD2: Cho hàm s f ( x) 9m 27 m9 m9 x px q , x Tìm p q cho x2 max f ( x) f ( x) 1 x x Gi i G i y0 giá tr tùy ý c a hàm s , ph ng trình sau có nghi m ( n x) x px q y0 (1) x2 D th y (1) ( y0 1) x px ( y0 q ) (2) Xét kh n ng: N u y0 , (2) có nghi m p ho c p 0; q N u y0 , (2) có nghi m 4 y02 4(q 1) y0 p 4q - 55 - ng trình : 4t 4(q 1)t ( p 4q) (4) Xét ph G i t1 , t2 nghi m c a ph ng trình (4), nghi m c a (3) là: t1 y0 t2 D th y r ng t1 t2 V y k t h p tr ng h p ta đ c a (2) là: t1 y0 t2 , t1 , t2 nghi m c a ph ta đ c nghi m ng trình (4) T c: max f ( x) t2 ; f ( x) t1 x x Nh v y tốn cho tr thành: Tìm p q cho ph ng trình (4) có nghi m 1 Theo đ nh lý Viet ta có: 4(q 1) 8 4q p 9 q p 8 V y có c p giá tr th a mãn toán : ( p 8; q ) ho c ( p 8; q 7) VD3: Tìm GTLN, GTNN c a hàm s f ( x) x mx mi n 1 x Gi i Ta nhân th y f ( x) x mx m t parabol có a 1 có hồnh đ đ nh x m T ta xét kh n ng sau: N u m ta có b ng bi n thiên sau x 1 f ( x) - 56 - m T suy max f ( x) f (1) m 1 x 1 f ( x) f (1) m 1 x 1 N u m 2 ta có b ng bi n thiên sau x m 1 f ( x) T suy max f ( x) f (1) m 1 x 1 f ( x) f (1) m 1 x 1 N u 2 m ta có b ng bi n thiên sau x m 1 f ( x) m 4m T suy max f ( x) f 1 x 1 2 f ( x) f (1), f (1) m, m 1 x 1 m, m m, m V y m2 m, m2 max f ( x) , 2m2 1 x 1 m 2 m, - 57 - m, m f ( x) 1 x 1 m, m c) Bài toán áp d ng Bài 1: Tìm GTLN c a hàm s f ( x, y, z ) x y z xét mi n D ( x, y, z ) : x 0, y 0, z : x my 36,2 x z 72 bi n lu n k t qu theo m cho tr c ,m 36 áp s : max f ( x, y, z ) 36 ( x , y , z )D m 24 ,0 m Bài 2: Cho hàm s đ f ( x) x 4ax a 2a, xét 2 x Tìm a f ( x) 2 x 0 áp s : a ho c a 1 Bài 3: Cho hàm s f ( x) 2 x x a , xét 1 x Tìm a đ max f ( x) đ t giá tr nh nh t 1 x 1 áp s : a - 58 - 23 16 CH NG 2: XÉT M T S C U TRÚC IS D NG X d 2.1 Bài toán xét c u trúc đ i s d ng d a b d a, b , d tham s Ta xét m t s tr ng h p sau: V i d = Ta có d Vành s nguyên v i ánh x : : * n n m t vành clit Ta có m t mi n nguyên Ánh x : * Ta ph i ch ng minh m t ánh x clit Th t v y : - N u a, b * b a a (b) b a (a ) - V i ph n t a , b tùy ý c a , b ta ln có q, r cho : a bq r r b suy : (r ) (b) n u r ( đccm) V y m t ánh x clit V i d = 1 Ta có d 1 i Vành i v i ánh x : i * a bi a b m t vành clit - T đ nh ngh a ta có th d dàng nhìn th y : n u a, b i b a a (b) (a) - 59 - - V i x, y i ta ph i tìm q, r thu c i cho x yq r ; n u * r (r ) ( y) Mu n v y xét gi c ng tìm đ x i (i ) Ta bi t r ng m t s h u t bao y c m t s nguyên a cho a 1 hay a C ng làm nh v y v i s h u t , ta có b cho: b 1 hay b 4 t q a bi , ta có: 2 x yq x q i a bi y y ( a ) i ( b) ( a ) ( b) 1 1 4 2 x yq 2 V y hay x yq y y t r x yq , ta đ V y m t ánh x c x yq r v i (r ) ( y) n u r clit hay i m t vành clit V i d = Ta có d 3 i Vành i v i ánh x : i * a bi a 3b2 - 60 - V i m i s a bi ph c ta g i chu n c a N ( ) a b2 Khi n u , hai s ph c ta có N ( ) ( )( ) N ( ) N ( ) Nh v y n u i mà c c a N ( ) Ta có : N (2) 4; N (1 i 3) 4; N (1 i 3) Do s 2; i 3; i không ch ng minh khơng có c c a Bây gi ta ph i c th c s A Gi s x yi m t c c a N ( ) x y ph i c c a T c ho c N ( ) ho c N ( ) ho c N ( ) N u N ( ) 0i ho c 1 0i nên cc a N u N ( ) x y u không th x y N u N ( ) ta có: c th c s c a nên ta có , mà N ( ) N (2) nên ta suy N ( ) hay 1 nên ta có liên k t v i V y khơng có c th c s i , ph n t b t kh quy i T ng t ta ch ng minh đ c i 3; i c ng nh ng ph n t b t kh quy i Nh v y i , có s phân tích thành m t tích nh ng ph n t b t kh quy: 2.2 (1 i 3)(1 i 3) V y i không m t vành chính, c ng khơng m t vành clit ( Ta có đ nh lí : N u A m t vành clit A s m t vành ) - 61 - 2.2 Bài tốn xét c u trúc đ i s d ng X 1 a ib a, b X X m t t p b t kì Ta xét m t s tr ng h p sau: V i X ta có X 1 i vành s nguyên Gauss xét V i X ta có X 1 i Ta có i vành c a Th t v y: V i n , n n 0i i , i nên i Gi s a bi, c di i , v i a, b, c, d Ta có: (a bi ) (c di ) (a c) (b d )i i ( a c ; b d ) (a bi )(c di ) (ac bd ) (ad bc)i i ( ac bd ; ad bc ) V y i vành c a , Vì giao hốn nên i c ng giao hốn, có đ n v 0i , ph n t 0i Ta tìm nh ng m ni; p qi i c c a không vành i Gi c c a khơng T ta có m ni; p qi 0i (m ni)( p qi) 0i Mà (m ni)( p qi) (mp nq) (np mq)i Do m, n, p, q m, n, p, q nên mp nq mp nq (1) (m ni )( p qi ) 0i np mq np mq (2) - 62 - s T (1) ta có : m q n p T (2) ta có: m p n q Suy : q p q p vơ lí p, q ; p, q p q V y gi s sai, i khơng có c c a V y i m t mi n nguyên V i X ta có X 1 i tr ng s ph c V i X ta có X 1 i tr ng s ph c - 63 - K T LU N Ph n n i dung c a khóa lu n trình bày v ph ng pháp gi i m t s toán ch a tham s m t s v n đ liên quan Qua khóa lu n này, em đ t đ c nh ng k t qu ch y u sau : - Trong ch ng em có t ng k t đ ph thông ph ng pháp gi i c a chúng - Trong ch tr c m t s d ng toán c b n ng em nêu toán m i xét đ cm ts ng h p đ n gi n c a tốn Sau q trình nghiên c u, em hi u thêm đ c nhi u ki n th c m i, c ng c cho thêm nhi u ki n th c v đ i s Dù có nhi u c g ng song u ki n khách quan c ng nh ch quan, khóa lu n khơng tránh kh i nh ng thi u sót, em mong nh n đ s ch b o c a th y cô giáo Hà N i, tháng n m 2013 Sinh viên Hoàng Th C m Nguyên - 64 - c DANH M C TÀI LI U THAM KH O Ph m V n i u (2001) , M t s ph toán s c p 1, 2, , Nxb Phan Huy Kh i (1999) , Ph ng pháp ch n l c gi i i h c Qu c gia, Hà N i ng pháp đ th đ bi n lu n h có tham s , Nxb Giáo d c, Hà N i Phan Huy Kh i (1999), trình b t ph i u ki n c n đ đ bi n lu n ph ng ng trình ch a tham s , Nxb Giáo d c, Hà N i Phan Huy Kh i (2002), Các ph ng pháp tìm giá tr l n nh t, giá tr nh nh t, Nxb Giáo d c, Hà N i Hồng Xn Sính (2008), is đ ic ng, Nxb Giáo d c, Hà N i Bùi Huy Hi n (2009), Bài t p đ i s đ i c ng, Nxb Giáo d c, Hà N i Nguy n L u (2012), “ S d ng h đ i x ng hai n lo i II đ gi i ph ng trình”, T p chí Tuy n ch n theo chuyên đ toán h c & tu i tr , quy n 6, tr 11 – 12, Nxb Giáo d c Vi t Nam - 65 - ... ng pháp gi i c a d ng toán ch a tham s b) Ph m vi nghiêm c u Ph m vi nghiên c u m t s d ng t p ph ng pháp gi i toán ch a tham s Nhi m v nghiên c u Nhi m v nghiên c u phân lo i, h th ng d ng toán. .. th c toán h c 47 CH NG 2: XÉT M T S C U TRÚC IS D NG X d 54 2.1 Bài toán xét c u trúc đ i s d ng d a b d a, b , d tham s 54 2.2 Bài toán. .. đ tài ng pháp gi i m t s toán ch a tham s ” đ trình bày khóa lu n t t nghi p đ i h c M c đích nghiên c u M c đích c a khóa lu n phân d ng đ a ph pháp gi i m t cách chi ti t toán ch a tham s -6-