Đề tài Áp dụng bất đẳng thức phụ để tìm giá trị nhỏ nhất, giá trị lớn nhất và chứng minh bất đẳng thức

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị Trường THPT Ngô Quyền Mã số: ................................ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ÁP DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC PHỤ ĐỂ TÌM GTNN, GTLN VÀ CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC Người thực hiện: ĐỖ TẤT THẮNG. Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục 1 Phương pháp dạy học bộ môn: TOÁN 1 Phương pháp giáo dục 1 Lĩnh vực khác: ......................................................... 1 Có đính kèm: 1 Mô hình 1 Phần mềm 1 Phim ảnh 1 Hiện vật khác Năm học: 2011-2012 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ và tên: ĐỖ TẤT THẮNG Ngày tháng năm sinh: 06/09/1981 Nam, nữ: Nam Địa chỉ: 149/7 Khu phố 2 phường Trung Dũng, BH-Đồng Nai. Điện thoại: 0918.306.113 E-mail: thangtatdo@yahoo.com Chức vụ: Gíao viên Toán Đơn vị công tác: Trường THPT Ngô Quyền TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sĩ Toán Năm nhận bằng: 2010 Chuyên ngành đào tạo: Lý luận và phương pháp dạy học môn Toán. KINH NGHIỆM KHOA HỌC Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Dạy học Toán - Số năm có kinh nghiệm: 2 năm Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 1 ÁP DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC PHỤ ĐỂ TÌM GTNN, GTLN VÀ CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, bất đẳng thức(BĐT) được đề cập đến nhiều hơn trong chương trình do tầm quan trọng và cách giải độc đáo của chúng. BĐT là kiến thức không thể thiếu trong các kì thi đại học, cao đẳng, thi học sinh giỏi. BĐT áp dụng rất nhiều trong trong cuộc sống nói chung và toán học nói riêng chẳng hạn: giải phương trình, hệ phương trình, bất phương trình, hệ bất phương trình, các bài toán cực trị . . . Đa số học sinh khi gặp BĐT thường hay lúng túng, không biết nên xuất phát từ đâu? Phương pháp giải như thế nào? Với vai trò là giáo viên dạy môn Toán, tôi muốn học sinh lớp 10 được tiếp cận một số đề thi cao đẳng, đại học, bài BĐT hay từ những kiến thức bình thường, dễ hiểu nhất. Áp dụng bất đẳng thức phụ để tìm GTLN, GTNN và chứng minh các BĐT là một trong các phương pháp đơn giản, dễ hiểu hơn so với đa số các phương pháp khác, phù hợp với học sinh lớp 10. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI Qua thực tế dạy học và từ ghi nhận trên chúng tôi nhận thấy trong chương trình lớp 10 phần BĐT, số bài tập trong sách giáo khoa hạn chế và thời lượng dành cho nó rất ít. Do đó, tôi mạnh dạn làm SKKN này với mong muốn là một tài liệu nhỏ giúp học sinh đỡ khó khăn hơn khi gặp một số bài BĐT có dạng trên. NỘI DUNG ĐỀ TÀI Sử dụng bất đẳng thức phụ chứng minh bất đẳng thức Bất đẳng thức phụ: Cho 2 số dương a, b ta có: j Hay k Đẳng thức xẩy ra khi và chỉ khi Khi gặp một số bài toán BĐT mà ta áp dụng được BĐT phụ, lời giải sẽ trở nên ngắn gọn, dễ hiểu hơn so với các cách làm khác. Để khách quan hơn chúng ta cùng xét bài toán sau: Cho ba số thực dương a, b, c thoả mãn a + b + c = 1. Chứng minh rằng: Lời giải 1: (Không dùng BĐT phụ) Áp dụng BĐT Bunnhiacốpski ta được Ta sẽ chứng minh rằng (đpcm) Vậy . Đẳng thức xẩy ra Û Lời giải 2: (Áp dụng BĐT phụ) Áp dụng BĐT k ta có: . Đẳng thức xảy ra Û . Bảng so sánh các ưu, nhược điểm của Lời giải 1 và Lời giải 2: Kiến thức sử dụng Phạm vi kiến thức Khó khăn hay thuận lợi đối với HS 10 LG1 BĐT Bunnhiacốpski Ngoài chương trình SGK phổ thông. Khó khăn Biến đổi tương đương Lớp 10 Hàng đẳng thức đáng nhớ Lớp 8 LG2 BĐT phụ Lớp 8,9,10 Thuận lợi Qua bảng so sánh trên ta thấy : Áp dụng LG1 phải dùng tới các kiến thức ngoài chương trình(BĐT Bunnhiacốpski), lời giải khá dài dòng, do đó gây khó hiểu đối với đối với HS lớp 10. Áp dụng LG2 chỉ dùng BĐT phụ trong chương trình, lời giải ngắn gọn, do đó rất dễ hiểu đối với đối với HS lớp 10. Từ BĐT phụ trên chúng ta cũng có thể chứng minh được các bài toán BĐT khó hơn . Sau đây là một số ví dụ minh họa. Cho ba số dương a, b, c, ta có: Lời giải: Áp dụng BĐTj ta có (1) (2) (3) Cộng (1)+(2)+(3) ta được (đpcm) Đẳng thức xẩy ra Với a, b, c là các số dương Chứng minh rằng: Lời giải: Áp dụng BĐTj ta có (1) tương tự: (2) (3) Cộng (1)+(2)+(3) ta được: (đpcm) Đẳng thức xẩy ra khi và chỉ khi a=b=c. Nhận xét: Trong Ví dụ 3 cho và đổi biến a,b,c lần lượt thành x,y,z thì bài toán trở thành đề thi đại học năm 2005 khối A. Cho là các số dương thỏa mãn . Chứng minh rằng: Cho ba số dương a, b, c theo Ví dụ 2 ta có: Nếu áp dụng liên tiếp BĐT trên 2n lần thì Từ đây quan sát và tổng quát hóa ta có BĐT mở rộng 1 : Cho ba số dương a, b, c , thì Có thể chứng minh BĐT trên bằng BĐT VD2 kết hợp với phương pháp chứng minh qui nạp. Cho ba số dương a, b, c theo Ví dụ 2 ta có: Nếu áp dụng liên tiếp BĐT trên 2n+1 lần thì BĐT mở rộng 2: Cho ba số dương a, b, c , , ta Từ BĐT mở rộng 1 và 2 ta nhận thấy, càng áp dụng BĐT trong VD2 nhiều lần thì vế phải càng nhỏ dần. Bằng cách áp dụng BĐT trong VD2 và phương pháp qui nạp chúng ta thu được các BĐT mở rộng 3, theo tôi là rất mới và hay sau. BĐT mở rộng 3a: Cho ba số dương a, b, c , , ta có: BĐT mở rộng 3b: Cho ba số dương a, b, c , , ta có: BĐT mở rộng 3c: Cho ba số dương a, b, c , , ta có: BĐT mở rộng 3d: Cho ba số dương a, b, c , , ta có: Tất cả các BĐT mở rộng 1,2,3a,3b,3c,3d đều chứng minh được bằng BĐT trong VD2 kết hợp với phương pháp qui nạp. Chứng minh rằng với a, b, c dương: Lời giải: Vận dụng BĐT k ta có: Cộng vế theo vế các BĐT trên và rút gọn ta có BĐT cần phải chứng minh Đẳng thức xảy ra khi: Sau đây là một số bài tập tương tự để luyện tập: Cho a, b, c là độ dài 3 cạnh của một tam giác ( p là nửa chu vi). Chứng minh rằng: (Đề HK2 Khối 10A Trường Ngô Quyền 2007-2008) Cho a, b, c > 0. Chứng minh rằng: Chứng minh rằng nếu a, b, c là các số thực dương thỏa abc = ab + bc + ca thì: Cho a, b, c là các số thực dương. Chứng minh các bất đẳng thức: Cho ba số dương a, b, c , . cmr Cho ba số dương a, b, c , . cmr Cho a, b, c > 0. Chứng minh rằng: Cho a, b, c > 0. Chứng minh rằng: . Cho x, y, z > 0 thoả . Chứng minh: . Cho a, b, c, d > 0. Chứng minh rằng: Sử dụng bất đẳng thức cơ bản tìm GTLN, GTNN của biểu thức Trong nhiều trường hợp áp dụng BĐT phụ để tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của một biểu thức đem lại hiệu quả cao, lời giải ngắn gọn, xúc tích, phù hợp với học sinh lớp 10 và THCS. Cho hai số thực dương thay đổi x, y thỏa mãn điều kiện 3x + y£1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức . (Đề Cao Đẳng 2010) Lời giải 1:(Không dùng BĐT phụ) Ta có . Do đó Áp dụng BĐT Côsi 2 số Xét hàm số Ta có Lập BBT x 0 f’(x) - 0 + f(x) 9 8 Ta có Min f(x)=8 khi . Vậy Min A=8 khi Lời giải 2:(Áp dụng BĐT phụ) Áp dụng BĐT k ta có Vậy Min A= 8 khi . Bảng so sánh các ưu, nhược điểm của Lời giải 1 và Lời giải 2 Kiến thức sử dụng Phạm vi kiến thức Khó khăn hay thuận lợi đối với HS 10 LG1 BĐT Côsi 2 số Lớp 10 Khó khăn Điểm rơi BĐT Côsi Ngoài chương trình. Đòi hỏi khả năng phân tích tổng hợp của HS. Ứng dụng đạo hàm Lớp 12 LG2 BĐT phụ Lớp 8,9,10 Thuận lợi Qua bảng so sánh trên ta thấy rằng đối với bài toán trên: Áp dụng LG1 phải dùng tới các kiến thức lớp 12(Ứng dụng đạo hàm) và kiến thức ngoài chương trình(Điểm rơi BĐT Cô si đòi hỏi khả năng phân tích và tổng hợp khá cao của học sinh khi dự đoán điểm rơi), dài dòng. Do đó gây khó hiểu đối với HS lớp 10. Áp dụng LG2 chỉ dùng BĐT phụ trong chương trình, lời giải ngắn gọn. Do đó, rất dễ hiểu đối với HS lớp 10. Cho x, y, z là các số thực thỏa mãn điều kiện x + y + z = 0, x + 1>0, y + 1 > 0, z + 4 > 0. Hãy tìm giá trị lớn nhất của Lời giải: Đặt Ta có: a + b + c = 6 và Theo bất đẳng thức k ta có: Vậy khi Sau đây là một số bài tập tương tự để luyện tập: Cho x > 0, y > 0 thỏa mãn x + y . Tìm giá trị nhỏ nhất của: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức Cho a, b, c > 0 thỏa: a+b+c= 6. Tìm GTLN của biểu thức: . Cho x, y, z > 0 thoả . Tìm GTLN của biểu thức: . Cho a, b, c, d > 0. Tìm GTLN của biểu thức: KẾT QUẢ Khi áp dụng chuyên đề trên cho HS 10 thì tôi thấy HS rất thích thú, đồng thời các em cũng đỡ lúng túng hơn khi gặp các dạng bài tập trên. BÀI HỌC KINH NGHIỆM Nếu có thêm thời gian mở rộng thì tôi nghĩ rằng đề tài có thể trở nên có nhiều tác dụng hỗ trợ thiết thực trong việc rèn luyện và phát triển tư duy góp phần giải được khá nhiều dạng toán trong quá trình dạy học sinh nói chung và bồi dưỡng học sinh khá, giỏi nói riêng. KẾT LUẬN Sử dụng BĐT phụ, đổi biến là phương pháp ngắn gọn, dễ hiểu, hiệu quả cho lớp bài toán khá rộng của BĐT, phù hợp với các học sinh lớp 10 và thi đại học. Phương pháp giải trên cho HS một cách giải khác tư duy, sáng tạo hơn. Tạo động lực cho HS đam mê Toán. Tuy nhiên, các dạng và phương pháp tôi lựa chọn chưa hẳn tối ưu và đầy đủ, chắc chắn còn phải bổ sung thêm cho việc giảng dạy tốt hơn. Rất mong có sự đóng góp của quí đồng nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số trang web như: www.maths.vn , www.nxbgd.vn/toanhoctuoitre Nguyễn Minh Nhiên, Một số phương pháp chứng minh bất đẳng thức có chứa biến ở mẫu, trang 1 số 393 tháng 3 năm 2010, Báo Toán học với tuổi trẻ. LỜI KẾT Để hoàn tất được chuyên đề này. Ngoài sự nỗ lực của bản thân còn phải kể đến sự góp ‏‎ý‏‎ của các thầy cô Tổ Toán Trường THPT Ngô Quyền. Đặc biệt, cô Lê Thanh Hà tổ trưởng cùng Thầy Lê Văn Đắc Mai tổ phó đã rất nhiệt tình giúp đỡ, tư vấn để tôi hoàn thiện sáng kiến kinh nghiệm. NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỖ TẤT THẮNG SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI Đơn vị ..................................... CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ................................, ngày tháng năm PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: ..................................... ––––––––––––––––– Tên sáng kiến kinh nghiệm: .............................................................................................. ............................................................................................................................................... Họ và tên tác giả: .................................................... Đơn vị (Tổ):..................................... Lĩnh vực: Quản lý giáo dục 1 Phương pháp dạy học bộ môn: ........................... 1 Phương pháp giáo dục 1 Lĩnh vực khác: .................................................... 1 Tính mới Có giải pháp hoàn toàn mới 1 Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có 1 Hiệu quả Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 1 Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 1 Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao 1 Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả 1 Khả năng áp dụng - Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách: Tốt 1 Khá 1 Đạt 1 - Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và dễ đi vào cuộc sống: Tốt 1 Khá 1 Đạt 1 - Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả trong phạm vi rộng: Tốt 1 Khá 1 Đạt 1 XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ