1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Bổ sung 3 quy tắc phân hoạch và thử Bernoulli vào giải quyết một số bài toán xác suất THPT

28 24 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là giúp học sinh lớp 11 nói riêng và học sinh trung học phổ thông nói chung tiếp cận thêm một số phương pháp khác để giải quyết một số bài toán cơ bản và đặc biệt giúp cho việc giải quyết một số bài toán tổ hợp xác suất hay và khó một cách dễ dàng và chính xác hơn.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT KỲ SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: BỔ SUNG 3 QUY TẮC PHÂN HOẠCH VÀ PHÉP THỬ BERNOULLI VÀO  GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TỐN XÁC SUẤT THPT MƠN : LĨNH VỰC : TỐN DẠY HỌC TỐN Năm học: 2020­ 2021 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT KỲ SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: BỔ SUNG 3 QUY TẮC PHÂN HOẠCH VÀ PHÉP THỬ BERNOULLI VÀO  GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TỐN XÁC SUẤT THPT                         MƠN :  TOÁN                         TÁC GIẢ :  NGUYỄN VIẾT LỰC                         TỔ  : TOÁN­ TIN : TRƯỜNG THPT KỲ SƠN ĐƠN VỊ SỐ ĐIỆN THOẠI : 0988972186 Năm học: 2020­ 2021 Mục lục I. PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước ta trên đường đổi mới cần có những con người phát triển tồn  diện, năng động và sáng tạo. Muốn vậy phải bắt đầu từ sự  nghiệp giáo dục và  đào tạo, địi hỏi sự  nghiệp giáo dục và đào tạo phải đổi mới để  đáp  ứng nhu  cầu xã hội. Đổi mới sự nghiệp giáo dục và đào tạo phụ thuộc vào nhiều yếu tố,  trong đó một yếu tố  quan trọng là đổi mới phương pháp dạy học, bao gồm cả  phương pháp dạy học mơn Tốn.  Mục tiêu Giáo dục phổ thơng đã chỉ rõ “Phương pháp giáo dục phổ thơng   phải phát huy được tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù   hợp với đặc điểm từng lớp học, mơn học, bồi dưỡng phương pháp tự  học, rèn   luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm đem lại   niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh.” Từ  năm học 2016­2017, trong kỳ  thi trung học phổ thơng quốc gia, đề  thi   mơn Tốn thay đổi từ hình thức tự luận sang hình thức trắc nghiệm khách quan   Chính điều này đã tạo ra một sự chuyển biến lớn trong cả dạy và học ở các nhà   trường. Để đạt được điểm số cao trong kỳ thi này, học sinh khơng cần chỉ nắm   vững kiến thức cơ bản, làm thuần thục các dạng tốn quan trọng mà cần có khả  năng logic cao để  tiếp cận vấn đề  một cách nhanh nhất, chọn được cách giải   quyết nhanh nhất đến đáp án. Đây thực sự là một thách thức lớn Trong những năm gần đây, bản thân tơi nhận thấy nhu cầu học tập và tìm   hiểu của học sinh về  xác suất thống kê nói chung và tổ  hợp xác suất đối với   học sinh trung học phổ  thơng nói riêng. Xuất phát từ  nhu cầu đó là một người  giáo viên tơi muốn tìm hiểu và cung cấp thêm cho học sinh THPT những cái   mới, cái khác để  tăng thêm cơng cụ  giải quyết bài tốn. Với mong muốn đó tơi  bắt đầu tìm tịi và học hỏi Mặt khác, với chương trình mới mang tính chất mở  cho phép các nhà  trường thêm nội dung, chương trình chỉ  cần đảm bảo được tính cốt lõi của nội  dung, đảm bảo được kiến thức u cầu Từ  đó, trên mục đích bổ  sung thêm cho học sinh lớp 11 nói riêng và học  sinh THPT nói chung, tơi mạnh dạn chọn đề  tài  “Bổ  sung 3 quy tắc phân  hoạch và thử Bernoulli vào giải quyết một số bài tốn xác suất THPT” 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài chủ yếu tập trung vào các kiến thức về  tổ  hợp và xác suất. Đặc biệt là một số  quy tắc qua đó giải quyết một số  bài   tốn. Và học sinh các lớp 11C3, 11C4, 11C5,11A1 2.2. Phạm vi nghiên cứu Để thực hiện đề tài này, tơi đã nghiên cứu dựa trên các tài liệu về tổ hợp   xác suất đặc biệt là 3 quy tắc phân hoạch và phép thử Bernoulli. Các dạng tốn   liên quan đến 3 quy tắc này thuộc vào nội dung kiến thức trung học phổ thơng  nói chung và kiến thức “Chương II: Tổ hợp­ Xác suất”, Đại số  và Giải tích 11   nói riêng 3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 3.1. Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu của đề  tài là giúp học sinh lớp 11 nói riêng và học  sinh trung học phổ thơng nói chung tiếp cận thêm một số phương pháp khác để  giải quyết một số bài tốn cơ bản và đặc biệt giúp cho việc giải quyết một số  bài tốn tổ hợp xác suất hay và khó một cách dễ dàng và chính xác hơn 3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu những khó khăn mà học sinh gặp phải khi giải quyết bài tốn  liên quan đến tổ hợp xác suất. Rồi từ đó đúc rút kinh nghiệm từ thực tiễn dạy   học và đưa ra những giải pháp. Ghi chép tổng hợp các kết quả thực nghiệm thu   được từ việc áp dụng đề tài vào giảng dạy 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Trong thực tiễn dạy học chủ  đề  Tổ  hợp xác suất ta bắt gặp nhiều bài   tốn phức tạp cần phải tư duy hết sức khéo léo mới giảm được sự  dài dịng và  qua đó tăng độ chính xác khi làm tốn dạng này. Ở chủ đề này thì lý thuyết cũng  khơng khá nhiều nhưng ngược lại dạng bài tập “hóc búa” dễ  gặp sai lầm lại   khơng hề  ít. Bản thân là một giáo viên dạy bộ  mơn tốn, khi dạy chủ  đề  này  cũng gặp rất nhiều khó khăn. Có những trường hợp học sinh làm bài sai, nhưng   để  chỉ  ra lỗi sai cũng khơng hề  đơn giản, bởi đó là vấn đề  tư  duy trong trứng   nước, phải đặt mình vào vị thế chính các em để nhận ra. Bởi vì đặc thù chủ đề  và các dạng tốn tổ hợp xác suất nó như vậy nên tơi đã tìm tịi, hỏi hỏi và muốn   cung cấp cho học sinh thêm “Ba quy tắc phân hoạch và phép thử  Bernoulli” để  học sinh có thêm cơng cụ giúp giải quyết một số dạng bài tốn của chủ  đề  mà   với cơng cụ sách giáo khoa thục sự là những thách thức 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Với mục tiêu đề ra tơi xây dựng phương pháp như sau: Cung cấp kiến thức một cách đầy đủ và tỉ mỉ để học sinh nắm chắc được kiến  thức. Sau đó cho học sinh ơn luyện các dạng bài tập để củng cố kiến thức. Khi  học sinh đã nắm chắc kiến thức và làm được một lượng bài tập cơ  bản của   chương thì tơi cho học sinh kiểm tra một số  dạng bài tập tơi hướng đến. Để  nắm bắt được với cơng cụ  sách giáo khoa thì học sinh sẽ  giải quyết bài tốn  như thế nào? (tất nhiên những bài tốn này là những bài tốn thuộc chương trình  của các em, sử  dụng những kiến thức các em  đã được học vẫn giải quyết   được). Sử dụng kết quả bài kiểm tra để nghiên cứu. Sau đó tơi cung cấp cho các   em kiến thức “3 quy tắc phân hoạch và phép thử  Bernoulli” rồi cho học sinh   khảo sát lại những bài tốn trước đó. Quan sát và đánh giá.  ­ Nghiên cứu lý luận ­ Nghiên cứu thực tiễn ­ Thực nghiệm sư phạm ­ Thống kê tốn học 6. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU ­ Học kì I năm học 2020­ 2021 7. DỰ BÁO NHỮNG ĐĨNG GĨP CỦA ĐỀ TÀI Trong q trình giảng dạy, bản thân tơi áp dụng đề tài của mình và bước  đầu đã thu được những kết quả khá khách quan, hầu như sau khi được cung cấp   thêm “3 quy tắc phân hoạch và phép thử  Bernoulli” thì học sinh đã giải quyết  nhanh và chính xác một số dạng bài tập mà trước đó cịn gặp khó khăn như sai,  dài dịng, hướng suy luận,   Cũng qua đó kích thích được tinh thần học tập của   học sinh khi học chủ đề này Đề tài có thể sử dụng để làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong   việc bồi dưỡng học sinh giỏi và đặc biệt những bạn u thích chủ đề “Tổ hợp ­  Xác suất” II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lý thuyết của đề tài Kiến thức cơ bản về tổ hợp xác suất + Quy tắc đếm: Quy tắc cộng: Một cơng việc được hồn thành bởi một trong hai   hành động. Nếu hành động này có  m  cách thực hiện, hành động kia có  n  cách  thực hiện khơng trùng với bất kì cách nào của hành động thứ nhất thì cơng việc   đó có  cách thực hiện Quy tắc nhân: Một cơng việc được hồn thành bởi hai hành động  liên tiếp. Nếu có m cách thực hiện hành động thứ nhất và ứng với mỗi cách đó  có n cách thực hiện hành động thứ hai thì có  cách hồn thành cơng việc + Số các hốn vị của n phần tử:  + Số các chỉnh hợp chập k của n phần tử:  + Số các tổ hợp chập k của n phần tử:  + Tính chất của các số :     + Tính chất của xác suất:   là hai biến cố độc lập khi và chỉ khi:  2. CÁC SÁNG KIẾN VÀ GIẢI PHÁP ĐàSỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT  VẤN ĐỀ 2.1. Cung cấp 3 quy tắc phân hoạch 2.1.1. Quy tắc 1 a) Cung cấp cơng thức Xét bài tốn phân hoạch: Cho tập hợp A có n phần tử phân biệt. Phân  hoạch tập hợp A ra k nhóm, nhóm thứ  có  phần tử (  ).  Khi đó số cách phân hoạch trên là:  Quy tắc này có thể phát biểu dưới dạng khác như sau: Số cách phân phối  n quả cầu phân biệt vào k hộp phân biệt  sao cho hộp thứ i có  quả  là:  b) Chứng minh quy tắc 1 Xét bài tốn phân hoạch: Cho tập hợp A có n phần tử phân biệt. Phân  hoạch tập hợp A ra k nhóm, nhóm thứ  có  phần tử () Đầu tiên ta sẽ chọn  phần tử của nhóm 1, ta có cách chọn Sau khi chọn nhóm 1 thì cịn lại  phần tử, dẫn tới số cách chọn nhóm 2 sẽ là:  Cứ như vậy số cách chọn của nhóm thứ k sẽ là: 1 Do đó dễ có được số cách phân phối n quả cầu phân biệt vào k hộp phân  biệt là:  Vậy ta đã chứng minh được quy tắc 1 c) Bài tốn minh họa Bài tốn 1: Một tổ  trực nhật gồm 10 bạn học sinh. Hỏi có bao nhiêu cách  phân cơng trực nhật sao cho có 5 bạn làm trong lớp, 3 bạn làm hành lang, 2 bạn  làm bồn hoa Đây là một bài tốn cơ bản nên khi khảo sát theo cách giải thơng thường thì  đa số học sinh đều làm đúng Bài làm: Cách làm cơ bản:  Chọn 5 người trực nhật trong lớp có:  cách chọn Với mỗi cách chọn 5 bạn trực nhật trong lớp ta có:  cách chọn 3 bạn trực nhật  hành lang và tiếp theo có  cách chọn 2 bạn trực nhật bồn hoa Vậy có tất cả  2520 cách phân cơng Với cách suy luận theo quy tắc phân hoạch 1: Số cách phân cơng chính là cách phân hoạch 10 phần tử thành 3 nhóm:  Nhóm 1 có  phần tử Nhóm 2 có  phần tử Nhóm 3 có  phần tử Vậy có tất cả:  cách phân cơng Ở bài tốn này chúng ta chưa thấy được sự  khó khăn và một số  sai lầm  khi học sinh giải tốn, nhưng cũng có thể thấy rõ nếu áp dụng cơng thức thì học  sinh có lẽ  chỉ  cần dưới 30 giây để  có thể  “chốt” ngay đáp án 2520.  Đồng thời  bài tốn giúp học sinh hình thành khả năng lựa chọn và thiết lập được cách thức,   quy trình giải quyết vấn đề.  Để làm rõ tính ứng dụng cơng thức, ta đến với bài tốn thứ hai: Bài tốn 2: Có 8 hành khách lên một đồn tàu 8 toa, tính xác suất sao cho  trong8 toa đó có 2 toa có 2 người, 4 toa mỗi toa 1 người và 2 toa trống Ở bài tốn này học sinh sử dụng phương pháp lập luận, quy nạp va suy   diễn để  nhìn ra những cách thức khác nhau trong việc giải quyết vẫn đề  được   đặt ra tuy nhiên rất nhiều học sinh mắc sai lầm, kể cả những học sinh khá giỏi   Sai lầm của các em thường gặp là   cách sắp xếp người vào toa nhưng qn   mất hốn vị  của nó, hoặc có những bạn lại thừa đi. Trước hết tơi xin   đưa ra  những lời giải sai chủ yếu của các em học sinh: Lời giải 1: Ở lời giải này học sinh nhầm lẫn giữa chỉnh hợp và tổ hợp. Khi cịn lại   2 toa chúng ta cần chọn 2 người để  cho vào một toa thì chỉ  cần chọn 2 người   trong 4 người là bài tốn được giải quyết (dùng tổ  hợp) nhưng bởi em nghĩ  ở  đây có thêm sự  đổi vị  trí giữa 2 toa nên em đã sử  dụng chỉnh hợp dẫn đến lời   giải sai và ở lời giải này nếu chúng ta chỉ lướt qua mà chưa biết trước được đáp  án chính xác thì dễ mà giáo viên cũng cho rằng đây là một lời giải đúng 10 Nhóm 8: 0 phần tử (0 người) Bằng cách tư  duy như  vậy ta có tất cả   cách phân hoạch (cách sắp xếp  người) Bài tốn được giải quyết khi phân hoạch toa rồi phân hoạch người thành các   nhóm. Áp dụng quy tắc nhân, ta có  cách sắp xếp.  Số phần tử khơng gian mẫu:  Xác suất đáp án sẽ là  Ở lời giải này tơi trình bài chi tiết hết mức để thấy rõ cách tư duy. Đặc  biệt khi cung cấp cho học sinh quy tắc 1 này và các ví dụ minh họa đơn giản thì   kết quả  thu được rất khả  quan, ngay cả  đối với những lớp bình thường như  11C3, 11C4, 11C5, 11A1, Cụ thể: Lớp 11C3 11C4 11C5 11A1 Số học sinh  làm được bài 21 21 20 28 Sĩ số 32 32 32 33 Tỷ lệ 66% 66% 62,5% 85% Với kết quả này thì chúng ta nhận thấy việc cung cấp thêm quy tắc này  cho học sinh là một việc rất thiết thực và ứng dụng rất cao vào việc giải dạng  tốn này. Đặc biệt nếu giải quyết một bài tốn khó mà có lồng ghép cách sắp   xếp tương tự  như  bài tốn tổng qt của quy tắc 1 thì chúng ta sẽ  tránh được  những sai sót khơng đáng có như  một số  sai lầm của học sinh mà tơi đã nêu  ở  trên. Qua bài tốn 2 và những lời giải mắc sai lầm của học sinh, học sinh lí giải  được tính đúng đắn của lời giải (những kết luận thu được từ các tính tốn là có   ý nghĩa, có phù hợp hay khơng). Đặc biệt, nhận biết được cách đơn giản hóa,  cách điều chỉnh những u cầu thực tiễn để đưa đến lời giải đúng cho bài tốn.  Khơng chỉ  vậy, học sinh cịn thiết lập được cách thức và quy trình giải quyết  các bài tốn tương tự bài tốn 2 Bài tốn 3: Một em bé có 2 viên bi trắng và 4 viên bi đỏ  để  trong một cái  hộp. Em rút từng viên một cho đến viên bi cuối cùng. Tính xác suất để  viên bi  cuối cùng mà em rút được là màu đỏ Lời giải: Đầu tiên ta đếm số khả năng của khơng gian mẫu Em rút từng bi một trong 2 bi trắng và 4 bi đỏ cho đến bi cuối cùng và bởi vì 2 bi  trắng là giống nhau, 4 bi đỏ là giống nhau nên ta cũng xem như đây là việc phân  hoạch tập hợp gồm 6 phần tử thành 2 nhóm (nhóm 1 có 2 phần tử, nhóm 2 có 4  phần tử). Số phần tử khơng gian mẫu là:  Biến cố A là em rút từng bi một cho đến bi cuối cùng 14 Để bi cuối cùng là bi đỏ có nghĩa cịn lại 5 bi (2 bi trắng và 3 bi đỏ). Số phần tử  của biến cố A chính là số cách phân hoạch 5 phần tử thành 2 nhóm (nhóm 1 có 2  phần tử, nhóm 2 có 3 phần tử).  Số phần tử biến cố A là:  Xác suất của biến cố A sẽ là:  Khi chuyển tiếp sang bài tốn 3, học sinh thực hiện được tương đối  thành thạo các thao tác tư duy, đặc biệt phát hiện được sự  tương đồng và khác   biệt đối với bài tốn 2. Ở bài tốn này, học sinh đã lựa chọn và thiết lập được  cách thức, quy trình giải quyết bài tốn 3 một cách đúng đắn.  d) Bài tập tự giải Bài 1. Một tổ cơng tác gồm 15 người đi kiểm tra việc thực thi cơng việc ở  một nhà máy. Tổ  cơng tác cần phân cơng cơng việc như  sau: 4 người kiểm tra  hồ  sơ  giấy tờ, 7 người kiểm tra máy móc trang thiết bị và 4 người kiểm tra lại   việc kiểm tra của 11 người trên. Hỏi có bao nhiêu cách phân cơng làm việc? Bài 2. Một đội cảnh sát gồm 8 người đuổi theo tội phạm thì gặp một khu  nhà gồm 5 dãy nhà. Bởi số  lượng cảnh sát ít nên đội trưởng đã đưa ra quyết   định. Phải bỏ trống 2 dãy nhà, 3 dãy nhà cịn lại được phân cơng như sau: 2 dãy   có 3 người, 1 dãy có 2 người. Tính xác suất để  tội phạm chạy trốn được (với  giả thiết là dãy nhà nào có cảnh sát thì tội phạm sẽ bị bắt) 2.1.2. Quy tắc 2 a) Cung cấp cơng thức Xét bài tốn phân hoạch: Có bao nhiêu cách sắp xếp n quả cầu giống nhau  vào k hộp khác nhau. Số cách phân hoạch là  b) Chứng minh cơng thức Tưởng tượng k hộp đó đặt sát nhau và hai hộp cạnh nhau có một vách  ngăn chung. Do có k hộp nên sẽ có  vách ngăn chung. Ta hình dung n quả cầu và  cách ngăn thì sẽ có tất cả  vị trí. Do đó cách làm sẽ như sau: Chúng ta chọn  trong tổng số  vị trí để  đặt cách vách ngăn sẽ  có:   cách.  Tiếp theo chúng ta đặt n quả cầu vào n vị trí cịn lại sẽ có một cách đặt bởi vì  các quả cầu giống nhau. Vậy bài tốn sắp xếp n quả cầu giống nhau vào k hộp  khác nhau thì sẽ có     (cách sắp xếp) Ở  quy tắc này, chứng minh quy tắc tổng qt chỉ  sử  dụng mấy dịng lý  luận dựa trên định nghĩa. Thì chắc hẳn ai cũng sẽ nghĩ bài tốn tổng qt mà đã   như vậy thì bài tốn phụ sẽ như thế nào? Nếu tơi cho các em học sinh tự tìm tịi   chứng minh quy tắc này dựa vào những kiến thức mà các em đã được học thì  chắc hẳn sẽ có bạn làm được. Nhưng cái hay của quy tắc này đó là khi chúng ta   ra những bài tốn cụ  thể  dựa trên cái tổng qt này thì khó học sinh nào có thể  15 tìm tịi và có phương án tối ưu cho bài giải của mình. Tơi có đưa ra 3 bài tốn để  khảo sát học sinh lớp chọn của trường  Ba bài tốn được đưa ra u cầu học  sinh phải xác định được tình huống có vấn đề; thu thập, sắp xếp, giải thích và  đánh giá được độ  tin cậy của thơng tin, sau đó là lựa chọn và thiết lập được  cách thức, quy trình giải quyết vấn đề, cuối cùng học sinh thực hiện và trình bày  được giải pháp giải quyết các bài tốn được đưa ra Bài tốn 1: Có bao nhiêu cách sắp xếp 6 quả cầu giống nhau vào 3 hộp khác  nhau? Bài tốn 2: Có bao nhiêu bộ 10 số tự nhiên có tổng bằng 31? Bài tốn 3: Cho phương trình   . Phương trình đã cho có bao nhiêu nghiệm  tự nhiên thỏa mãn ? Ở bài tập số 1, chủ yếu học sinh học sinh sử dụng cách phân chia trường   hợp hoặc liệt kê 6 thành tổng 3 số tự nhiên. Với phương pháp này để giải quyết   những bài tốn số nhỏ (ít trường hợp) thì có thể sẽ khả quan. Tất nhiên học sinh  cũng gặp phải khơng ít sai lầm khi tính tốn. Và sau đây tơi xin đưa ra một số sai  lầm của học sinh khi giải quyết bài tốn này Lời giải 1: Em sử dụng phương pháp giả  sử  số  quả  cầu trong 3 hộp 1,2,3 lần lượt   là  là khơng sai nhưng khi em sử dụng thêm điều kiện  thì lời giải đã mắc phải  sai lầm nghiêm trọng, bới từ  đây khơng thể  suy ra các kết quả  cho các trường  hợp khác. Điều này đã dẫn đến lỗi sai của tồn bài 16 Lời giải 2: Học   sinh     thực     chia  trường   hợp     chuẩn   xác.  Những       trường   hợp  em lại tính số  cách sắp xếp sai.  Ví dụ  trường hợp 1 hộp 4 và 2  hộp 1 thì e lại chỉ  ra có 3! Cách  sắp xếp. Em đã qn mất 2 hộp  1 mà trao đổi quả  cầu cho nhau thì kết quả  khơng thay đổi bới các quả  cầu  ở  đây là giống nhau.  Một số lời giải đúng: 17 Ở bài tập số 2, học sinh dường như đều khơng nhìn nhận được hướng đi  tối  ưu để  giải quyết vấn đề. Có len lỏi một số  hướng đi nhưng kết quả  đạt   được là khơng có. Do vậy, tơi rất mong muốn cung cấp cho các em học sinh một  cách tỉ mỉ và rõ ràng quy tắc này để  sau này gặp những dạng bài tốn liên quan  mặc dù có thể  là chia kẹo, xếp bóng vào hộp, hay là tìm nghiệm của phương  trình,… thì các em đều hiểu rõ bản chất để  giải quyết. Cịn trường hợp là bài   tốn trắc nghiệm thì học sinh chỉ cần nhớ cơng thức để áp dụng. Những bài tốn   trên hay nhưng biến thể khó hơn thì nếu các em nắm rõ bài tốn này thì đều   giải quyết dễ dàng. Ví dụ bài tốn 2 “Nếu là tự luận thì chúng ta sẽ chứng minh   lại cơng thức quy tắc 2 và áp dụng với  thì chúng ta hồn tồn giải quyết được  bài tốn.” Sử dụng quy tắc như một bổ đề c) Áp dụng giải quyết bài tốn Tìm số bộ k số khơng âm  sao cho  Ví dụ: Có bao nhiêu cách phân tích số 3 thành tổng của 2 số tự nhiên Giải:  ­ Làm trực tiếp, tức là có bốn cách phân tích ­ Theo quy tắc trên ta có và có  cách phân tích Với một bộ  số   ta lại có một bài tốn. Khi n,k càng lớn thì bài tốn sẽ  càng phức tạp nếu khơng nắm chắc quy tắc này.  d) Bài tập tự luyện 18 Bài 1. Cho phương trình ,  a) Số nghiệm của phương trình là bao nhiêu? b) Số nghiệm của phương trình là bao nhiêu? Với điều kiện , , ,   c) Số nghiệm của phương trình là bao nhiêu? Với điều kiện  đều chẵn d) Số nghiệm của phương trình là bao nhiêu? Với điều kiện  e) Bất phương trình  có mấy nghiệm khơng âm? Hướng dẫn: Đặt  bằng hiệu  Bài 2. Tung n con xúc xắc giống hệt nhau. Ký hiệu  là số con xúc xắc xuất  hiện  chấm, . Mỗi kết quả ứng với bộ ().  Hỏi có bao nhiêu bộ số như vậy? Bài 3. Có bao nhiêu số tự nhiên  sao cho  + Dạng tốn này hồn tồn có thể sử  dụng để  đưa vào trắc nghiệm một  cách linh hoạt ­ Đối với học sinh trung bình yếu: Bài 1: Có bao nhiêu cách phân tích 4 thành tổng 2 số tự nhiên: A B. 6 C. 4 D. 7 ­     Đối với học sinh khá giỏi: Bài 2: Có bao nhiêu cách phân tích số 16 thành tổng của 4 số tự nhiên:      A. 1820 2.1.3. Quy tắc 3 B. 969 C. 4845 D. 3876 a) Cung cấp cơng thức Xét bài tốn phân hoạch: Có bao nhiêu cách sắp xếp  n   cầu giống  nhau vào k hộp khác nhau sao cho mỗi hộp chứa ít nhất một quả cầu. Tức là tìm  số bộ số ngun dương  sao cho . Số cách phân hoạch là:  b) Chứng minh cơng thức Nếu ta đặt k hộp sát bên nhau thì sẽ có tất cả  vách ngăn chung. Và bởi vì  để  thỏa mãn điều kiện mỗi hộp có ít nhất một quả  cầu nên ta hình dung theo  cách khác. Bây giờ chúng ta sẽ đặt  vách ngăn vào giữa các quả cầu. Bởi vì có  n  quả cầu nên sẽ có vị trí giữa các quả cầu.  Do đó sẽ có tất cả  cách sắp xếp (cách phân chia)      Từ  đây giải quyết được bài tốn: Số  cách viết số  tự  nhiên n thành tổng  các số ngun dương là . Thật vậy, ta phân tích n thành tổng của k số hạng và .  Khi số số cách tất cả là: 19 Hồn tồn tương tự như quy tắc 2 thì quy tắc 3 này sẽ  có những lợi ích   rất rõ ràng. Ứng với quy tắc này cũng sẽ có những bài tốn đơn giản hoặc phức  tạp tùy thuộc vào độ lớn của n và k. Tơi lấy hai ví dụ minh họa cho qua tắc này Bài tốn 1: Cho phương trình .  Phương trình trên có tất cả bao nhiêu nghiệm ngun dương?  Với bài tốn này thì tơi xin trình bày lại một lời giải của học sinh lớp tơi: Ta thấy  Trường hợp  thì chúng ta sẽ  có  cách hốn đổi thứ  tự  của các số. Do đó ở  trường hợp này phương trình trên sẽ có 3 bộ nghiệm  Trường hợp  thì chúng ta sẽ có 3! cách hốn đổi thứ tự giữa các số. Do đó ở  trường hợp này phương trình trên sẽ có 6 bộ nghiệm  Trường hợp  thì chúng ta chỉ có một cách hốn đổi thứ  tự  giữa các số. Do   đó ở trường hợp này phương trình trên sẽ có 1 bộ nghiệm  Vậy phương trình đã cho có tất cả 10 bộ nghiệm  Sử  dụng quy tắc 3: Bài tốn này ứng với  ta có ngay đáp án của bài tốn là:  bộ  nghiệm Với bài tốn này thì đa số  học sinh nắm chắc kiến thức sách giáo khoa sẽ  giải quyết được. Nhưng khi tơi tăng con số lên: Bài tốn 2: Có bao nhiêu bộ 15 số ngun dương có tổng bằng 46? Ở  bài tốn này thì khơng có một học sinh nào làm được. Do đó tơi thấy   việc cung cấp cơng thức này cho học sinh là một việc hết sức cần thiết. Đặc   biệt là học sinh khá giỏi, tơi tin chắc sẽ  có ích trong việc ơn tập và cũng thỏa   mãn được sự  ham học ham tìm hiểu của các em. Từ  đó tăng thêm sự  hứng thú   khám phá cho các em. Với quy tắc 3 bài tốn này ứng với  ta có ngay đáp án của  bài tốn là:  bộ số c) Một số bài tập tự luyện Bài 1.  Có bao nhiêu cách phân tích số  10 thành tổng của các số  ngun  dương? Bài 2. Có bao nhiêu cách chia 20 viên kẹo cho 10 em bé sao cho mỗi em bé  nhận được ít nhất một viên Bài 3. Tìm số bộ nghiệm ngun dương của phương trình:  Hướng dẫn: Đặt  Bài 5. Có bao nhiêu cách phân tích số 20 thành tổng 5 số ngun dương? 20 Những bài tốn này đều có thể  linh hoạt chuyển sang những bài tốn trắc  nghiệm phù hợp với từng đối tượng học sinh 2.2. Phép thử Bernoulli 2.2.1. Định nghĩa Dãy  phép thử được gọi là dãy  phép thử Bernoulli đối với biến cố ,  nếu:   phép   thử     là  độc   lập,   tức    kết    của  chúng   không   ảnh  hưởng đến nhau Trong mỗi phép thử biến cố  đều xuất hiện với cùng một xác suất  như nhau là  Ta quy  ước, trong mỗi phép thử, nếu   xuất hiện thì gọi là thành cơng và  ngược lại  xuất hiện là thất bại. Khi đó xác suất thành cơng cho mỗi phép thử là   Và số  lần xuất hiện  trong  phép thử  chính là số lần thành cơng khi thực hiện   phép thử Ví dụ  xét phép thử  tung một đồng tiền, gọi   là biến cố  “xuất hiện mặt  sấp”. Bây giờ tung đồng tiền 10 lần. Khi đó ta có 10 phép thử Bernoulli đối với  biến cố  và  2.2.2. Định lý Bernoulli Khi thực hiện dãy  phép thử Bernoulli đối với biến cố  thì  có thể xuất hiện  0 lần, 1 lần, … , n lần. Ta tìm xác suất để  xuất hiện đúng  lần . Ta kí hiệu xác  suất này là  Bài tốn này đã được nhà tốn học Bernoulli, người Thụy Sĩ từ thế kỉ XVII Định lý:  Xét   phép thử  Bernoulli đối với biến cố    và xác suất xuất hiện  biến cố   trong mỗi phép thử  là . Khi đó xác suất để   xuất hiện đúng  lần trong  phép thử đó là: Chứng minh:  Gọi kết quả khi thực hiện  phép thử Bernoulli là , với  : kết quả của phép  thử Bernoulli lần , trong đó:   nếu  xảy ra  nếu  khơng xảy ra  và   Biến cố   xuất hiện đúng  lần tương đương với xảy ra kết quả   với đúng  chỉ số  Số cách chọn  vị trí cho 1 trong  vị trí:  Xác suất để  vị trí đó nhận giá trị 1:  Xác suất để  vị trí cịn lại nhận giá trị 0 :  21 Như vậy,  Tơi thực hiện khảo sát ở lớp 11A1 hai bài tốn sau: Bài tốn 1:  Tung con xúc xắc cân đối đồng chất 3 lần. Tính xác suất để  mặt một chấm suất hiên 2 lần Bài tốn 2: Trong kì thi bắn súng hai xạ thủ thi đấu. Xác suất bắn trúng bia   trong mỗi lần bắn của hai xạ thủ lần lượt là 0,7 và 0,8. Mỗi xạ thủ bắn 2 viên.  Tính xác suất để cuộc thi khơng hịa Với bài tốn số  1, đây khơng phải là một bài tốn khó, học sinh chỉ  cần   nắm được một cách chính xác quy tắc đếm thì sẽ dễ dàng đưa ra được một lời  giải đúng. Tuy nhiên, qua khảo sát thì kết quả  thu được lại khơng được như  mong đợi: Có đến 30% học sinh làm sai bài tốn này. Tơi xin dẫn dắt một số lời   giải sai như sau: Lời giải 1: Lời giải này học sinh tư duy theo hướng thơng thường. Để tính xác suất   trước hết em xác định khơng gian mẫu rồi sau đó tính số phần tử  biến cố. Đây   là một bài tốn đơn giản nên nếu tư duy theo phương pháp này vẫn cho kết quả  chính xác. Nhưng do vì vội vàng nên e đã nhầm lần khi tính số khả năng xảy ra   của trường hợp con xúc xắc khơng xuất hiện mặt một chấm là 5 (em lại cho   rằng có 6 khả năng)  Cũng có thể  em hiểu nhầm câu hỏi của bài tốn. Và tiếp theo đây tơi xin  đưa ra một vài lời giải sai cũng do suy luận thiếu cẩn thận nữa: Lời giải 2;3:  22 Chủ  yếu những lỗi sai này của các em đều do suy nghĩ sai lệch về  con   xúc xắc thứ 3 (giả sử con xúc xắc 1,2 đều xuất hiện mặt một chấm). Để  xuất   hiện mặt một chấm đúng 2 lần thì khi có 2 xúc xắc xuất hiện mặt 1 chấm rồi  thì xúc xắc cịn lại sẽ ko xuất hiện mặt 1 chấm và sẽ có 5 khả năng xảy ra chứ  khơng phải 6 như trong những lời giải trên.  Nếu như  các em được cung cấp thêm về phép thử  Bernoulli thì bài tốn  này giải quyết một cách rất ngắn gọn như sau: Tung một con xúc xắc thì xác suất để xuất hiện mặt 1 chấm là:  Áp dụng  định lý Bernoulli: Xác suất để  mặt 1 chấm xuất hiện 2 lần khi tung   con xúc xắc 3 lần sẽ là:  Để thấy rõ hơn lợi ích của phép thử  Bernoulli vào giải tốn thì chúng ta   cùng nhau nghiên cứu bài tốn 2: Ở  bài tốn này cũng có nhiều em có lời giải của mình, bằng việc kể  ra các  trường hợp và tính trực tiếp, hoặc là sử  dụng ngun lý bù trừ, nhưng chủ yếu   các em cho ra được các kết quả sai như  Lời giải 1:  Lỗi   sai:   Ở  trường hợp 3: Xác suất để xạ thủ thứ nhất bắn trúng 1 viên sẽ là: , tương từ xạ  thủ thứ hai sẽ là  thành thử  23 Bởi vì ở đây mỗi xạ thủ đều bắn 2 phát thì có thể phát thứ nhất trật phát  thứ 2 trúng hoặc phát thứ nhất trúng phát thứ 2 trật. Vì thế mỗi xạ thủ chúng ta   phải nhân thêm 2.  Lời giải 2: Ở trường hợp 4, người 2 khơng trúng, người 1 trúng 1 viên thì: Trường hợp 5 cũng vậy, Người 2 khơng trúng người 1 trúng 2 viên thì: 24 Lời giải của bài tốn dựa trên phép thử Bernoulli: Gọi  là biến cố người thứ nhất bắn trúng  viên đạn và  là biến cố người thứ hai   bắn trúng  viên đạn (). Khi đó các biến cố  và  là độc lập, đồng thời  là biến cố  cả hai cùng bắn trúng  viên đạn. Dựa vào định lý Bernoulli ta có: ,  Từ tính độc lập của biến cố, ta có  = .  =  Do đó xác suất để cuộc thi có kết quả hịa là: Đáp số sẽ là  Với phương pháp này học sinh khơng cần phải chia nhiều trường hợp để  tránh những sai sót khơng đáng có. Chỉ cần sai một lỗi nhỏ trong các trường hợp   sẽ dẫn đến kết quả sai. Đặc biệt với cách thức thi chủ yếu là trắc nghiệm như  hiện nay.   2.2.3. Một số ví dụ Bài 1: Tung con xúc xắc cân đối đồng chất n lần. Tính xác xuất để mặt 1  chấm xuất hiện m lần  Giải: Gọi A là biến cố xuất hiện mặt một chấm Xác suất A xuất hiện trong mỗi lần tung xúc xắc là:  Ta có n phép thử Bernoulli đối với biến cố A Theo định lý Bernoulli, xác suất để A xuất hiện m lần là: = Bài 2: Phải gieo tối thiểu bao nhiêu con xúc xắc để xác suất xuất hiện mặt  một chấm khơng nhỏ hơn 0,95 Giải: Giả sử gieo n con xúc xắc. Gọi A là biến cố xuất hiện mặt một chấm. Ta  có n phép thử Bernoulli đối với biến cố A,  Xác suất xuất hiện mặt một chấm là: Ta cần tìm n sao cho: Vậy phải gieo tối thiểu 17 con xúc xắc  Bài 3 :  An và Bình chơi bóng bàn, xác suất thắng trong một ván của An là  0,4. Hỏi phải chơi tối thiểu bao nhiêu ván thì xác suất thắng ít nhất một ván của   An lớn hơn 0,95 Giải: Giả sử cần chơi n ván. Gọi A là biến cố An thắng. khi đó ta có n phép thử  Bernoulli đối với biến cố A và. Xác suất An thắng ít nhất một ván là: 25 Ta cần tìm n sao cho:  Vậy cần chơi tối thiểu 6 ván 2.2.4. Bài tập tự luyện Bài 1: Một xạ thủ bắn trúng đích với xác suất 0,8. Người này phải bắn tối   thiểu bao nhiêu viên đạn để  xác suất trúng đích ít nhất một viên khơng bé hơn   0,9 Bài 2:  Đề  thi vào đại học mơn hóa có 50 câu trắc nghiệm. Mỗi câu có 4   phương án trả lời trong đó chỉ có 1 phương án đúng. Trả lời mỗi câu đúng được  0,2 điểm, trả lời sai khơng bị  trừ điểm. Một học sinh trả lời phần thi này bằng  cách chọn ngẫu nhiên một đáp án a) Tính xác suất học sinh trên trả lời đúng 2 câu hỏi b) Tính xác suất học sinh trên trả lời đúng ít nhất một câu hỏi Bài 3:  Ở một thành phố, tỉ lệ người bị bệnh tim mạch là 0,1, bệnh tai mũi  họng là 0,2 và cả hai bệnh là 0,08. Chọn ngẫu nhiên 3 người trong thành phố đó.  Tìm xác suất có khơng q 1 người trong số họ bị bệnh Bài 4: Một trị chơi gieo xúc xắc như sau: Một ván chơi gieo 3 con xúc xắc  và người chơi được chơi 2 ván. Người chơi thắng cuộc nếu thắng ít nhất 1 ván   Biết rằng mỗi ván chơi là thắng cuộc nếu xuất hiện ít nhất 2 mặt lục. Tính xác   suất để người chơi thắng cuộc Bài 5: Hai đấu thủ ngang sức ngang tài chơi đấu cờ với nhau. Hỏi khả năng  thắng 2 trong 4 ván có cao hơn thắng 3 trong 6 ván hay khơng Bài 6: Một trị chơi gieo xúc xắc như sau: mỗi ván chơi gieo 3 con xúc xắc   và người chơi được chơi 5 ván. Người chơi thắng cuộc nếu thắng ít nhất 2 ván   Biết răng mỗi ván thắng cuộc nếu xuất hiện ít nhất 2 mặt lục. Tính xác suất để  người chơi thắng cuộc Bài 7: Gieo đồng thời 3 đồng xu cân đối đồng chất 2 lần. Tính xác suất để  có ít nhất 2 trong 3 lần cả 3 đồng xu đều xuất hiện mặt sấp Bài 8: Gieo đồng thời n đồng xu cân đối, đồng chất m lần. Tính xác suất đẻ  có ít nhất k lần cả n đồng xu xuất hiện mặt sấp  Bài 9: Hai xạ thủ A, B cố xác st bắn trúng mục tiêu là 0,6 và 0,5. Cả hai   xạ thủ này thi bắn 5 phát. Tính xác suất để có thắng thua 26 III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN CHUNG           Sáng kiến kinh nghiệm đã thu được một số kết quả sau đây: Một là, thống kê được một số dạng toán liên quan đến 3 quy tắc phân hoạch   và phép thử Bernoulli Hai là, chỉ  ra được một số  sai lầm của học sinh dẫn đến thất bại khi giải   quyết những dạng tốn này.  Ba là, xây dựng và cung cấp cho các học sinh những cơng thức của 3 quy tắc  phân hoạch và phép thử Bernoulli để phục vụ giải quyết bài tốn Bốn là, triển khai áp dụng kiến thức mới Năm là, hình thành và phát triển năng lực tốn học cho học sinh trong tiến   trình: nhận biết kiến thức, kĩ năng tốn học; kết nối tốn học với đời song thực  tiễn; áp dụng kiến thức, kĩ năng tốn học để giải quyết các vấn đề cụ thể trong  học tập Như  vậy có thể  khẳng định mục đích nghiên cứu đã được thực hiện,  nhiệm vụ nghiên cứu đã được hồn thành và giả  thuyết khoa học là chấp nhận  dược Trong q trình giảng dạy mơn tốn tại trường, qua việc cung cấp cho học   sinh những kiến thức mới, thì học sinh đã có thể giải quyết dễ dàng hơn những  bài tốn đang gặp khó khăn trước đó, đồng thời học sinh phát triển khả năng sử  dụng hợp lí ngơn ngữ tốn học kêt hợp với ngơn ngữ thơng thường để  biểu đạt  cách suy nghĩ, lập luận, chứng mình các khẳng định tốn học và thể hiện được   tự  tin khi trình bày, diễn đạt, thảo luận, giải thích các nội dung tốn học   trong những tình huống khơng q phức tạp. Đặc biệt học sinh khá giỏi rất  hứng thú với việc làm mà giáo viên đã áp dụng trong đề tài này.  2. KIẾN NGHỊ + Thơng qua một số  ví dụ  trong đề  tài có thể  thấy được phần nào vai trị   của việc cung cấp cho các em “3 quy tắc phân hoạch và phép thử Bernoulli”   giải quyết một số bài liên quan đến chủ đề tổ hợp xác suất. Có những phương   pháp tối ưu để giải quyết một số bài tốn + Là giáo viên tơi xác định cho mình phải ln tạo cho học sinh niềm vui   hứng thú say mê trong q trình học tập; ln cải thiện phương pháp dạy học,  phát triển tư duy, vận dụng kiến thức phục vụ tốt cho bài dạy của mình +  Chủ  đề  tổ  hợp­ xác suất có rất nhiều bài tốn hay và khó. Với mong  muốn hỗ  trợ  các em một cách tốt nhất, tơi rất mong nhận được những góp ý  chân thành của đồng nghiệp để bài viết của tơi hồn thiện hơn Đề  tài trên chỉ  là những kinh nghiệm nhỏ, kết quả  của sự  nghiên cứu cá  nhân, thơng qua một số tài liệu tham khảo nên khơng tránh khỏi những hạn chế,   khuyết điểm. Vậy rất mong hội đồng xét duyệt góp ý để  kinh nghiệm giảng   dạy của tơi ngày càng phong phú và hữu hiệu hơn Tơi xin chân thành cảm ơn! 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Đại số và giải tích 11­ Trần Văn Hạo (tổng chủ biên)­  NXB Giáo dục Xác suất nâng cao­ Nguyễn Văn Quảng­ NXB Đại học quốc gia Hà  Nội Tạp chí và tư liệu tốn học 28 ...Năm học: 2020­ 2021 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG? ?THPT? ?KỲ SƠN SÁNG KIẾN? ?KINH? ?NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI: BỔ? ?SUNG? ?3? ?QUY? ?TẮC PHÂN HOẠCH VÀ PHÉP THỬ? ?BERNOULLI? ?VÀO  GIẢI? ?QUY? ??T MỘT SỐ BÀI TỐN XÁC SUẤT? ?THPT                         MƠN... sinh trung học phổ thơng nói chung tiếp cận thêm? ?một? ?số? ?phương pháp khác để  giải? ?quy? ??t? ?một? ?số? ?bài? ?tốn cơ bản? ?và? ?đặc biệt giúp cho việc? ?giải? ?quy? ??t? ?một? ?số? ? bài? ?tốn tổ hợp? ?xác? ?suất? ?hay? ?và? ?khó? ?một? ?cách dễ dàng? ?và? ?chính? ?xác? ?hơn 3. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu... III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN CHUNG           Sáng? ?kiến? ?kinh? ?nghiệm? ?đã thu được? ?một? ?số? ?kết quả sau đây: Một? ?là, thống kê được? ?một? ?số? ?dạng tốn liên quan đến? ?3? ?quy? ?tắc? ?phân? ?hoạch   và? ?phép? ?thử? ?Bernoulli

Ngày đăng: 30/12/2021, 10:27

Xem thêm:

Mục lục

    1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

    2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

    2.1. Đối tượng nghiên cứu

    2.2. Phạm vi nghiên cứu

    3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

    3.1. Mục tiêu nghiên cứu:

    3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

    4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

    5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

    6. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

  • Đang cập nhật ...

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w