Skkn vận dụng ngôn ngữ tập hợp trong việc phát triển năng lực tư duy và giải một số bài toán lập số

  • Số trang: 13 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 14 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đại số tổ hợp và xác suất là một bộ phận quan trọng của toán học phổ thông, là một nội dung gắn liền với thực tiễn cuộc sống nhưng cũng rất trừu tượng và gây không ít khó khăn cho thày và trò trong quá trình dạy và học mà đặc biệt là các bài toán lập số. Thực tế nhiều học sinh làm bài mà không biết mình làm đúng hay sai mà việc kiểm nghiệm thực tế là không khả thi. Xuất phát từ thực tiễn giảng dạy toán 11 nhiều năm và tiếp xúc với nhiều đối tượng học sinh, chứng kiến những khó khăn của học trò khi gặp và giải các bài toán về đại số tổ hợp - xác suất khiến tôi luôn tìm tòi, nghiên cứu và tìm các cách giải đơn giản nhất, ngắn ngọn nhất, rõ ràng nhất và dễ hiểu nhất; kết hợp với việc tìm tòi đổi mới phương pháp giảng dạy từ đó tổ chức điều khiển các hoạt động để phát triển năng lực tư duy, khả năng phân tích và nhìn nhận vấn đề của học sinh. Làm được như vậy chúng ta mới hoàn thành được nhiệm vụ của người thày và đó là một hướng đổi mới phương pháp dạy học: “ lấy người học làm trung tâm” trong giai đoạn hiện nay. Trên cơ sở đã đạt được những kết quả nhất định trong những năm học vừa qua và chứng kiến những khó khăn của học trò khi tiếp cận các bài toán đại số tổ hợp và đặc biệt trong năm học 2012 – 2013 được giảng dạy trực tiếp ở hai lớp 11 là lớp 11C1 và lớp 11C8 trường THPT Triệu Sơn 1 có điều kiện để kiểm nghiệm, vì vậy tôi mạnh dạn chọn đề tài: “Vận dụng ngôn ngữ tập hợp trong việc phát triển năng lực tư duy và giải một số bài toán lập số” làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm trong năm học này nhằm đưa ra một giải pháp để nâng cao hiệu quả giảng dạy phần đại số tổ hợp, giảm bớt khó khăn, phát triển năng lực tư duy, trí tưởng tượng, tính linh hoạt và sáng tạo cho các em học sinh và hy vọng phương pháp này được chia sẻ, được nhân rộng và được áp dụng rộng rãi hơn nhằm góp một phần nhỏ bé vào phong trào đổi mới phương pháp giảng dạy trong giai đoạn hiện nay. Phần 2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. Cơ sở lý luận của vấn đề - Nghị quyết Hội nghị lần thứ IV BCHTW Đảng Cộng Sản Việt Nam (khóa VII) đã chỉ rõ: “… Mục tiêu của giáo dục và đào tạo phải hướng vào đào tạo những con người lao động tự chủ, sáng tạo, có năng lực giải quyết những vấn đề thường gặp; qua đó góp phần tích cực thực hiện mục tiêu lớn của đất nước là dân giàu, nước mạnh, xã hội công bằng, dân chủ, văn minh…”. - Nghị quyết hội nghị lần thứ II BCHTW Đảng Cộng Sản Việt Nam (khóa VIII) tiếp tục khẳng định: “… Phải đổi mới phương pháp giáo dục – 1 đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học…” - Trong các mục tiêu dạy học của bộ môn Toán, mục tiêu phát triển trí tuệ cho học sinh được đặt lên hàng đầu. - Để làm được các việc trên tôi thiết nghĩ vai trò của người thày, người cô là vô cùng quan trọng mà ở đó: Kiến thức, tâm huyết, phương pháp là vấn đề then chốt. II. Thực trạng của vấn đề - Đại số tổ hợp là một nội dung mới đối với học sinh lớp 11, nhiều khái niệm, tính chất, ký hiệu hoàn toàn mới và rất trừu tượng. - Đại số tổ hợp đặc biệt là các bài toán lập số là một vấn đề khó, các bài toán thường đòi hỏi khả năng nhạy bén, tư duy chặt chẽ và thành thạo chính vì vậy các bài toán về đại số tổ hợp – lập số thường có mặt trong các kỳ thi và gây không ít khó dễ cho học sinh. - Là một nội dung mới, khó nhưng trong chương trình đại số 11 nâng cao đại số tổ hợp được giảng dạy trong 6 tiết (không kể nhị thức Niu - tơn). Với thời lượng đó người thày khó có thể truyền tải hết đến cho học sinh kỹ năng và phương pháp giải các bài toán tổ hợp mà đặc biệt là các bài toán về lập số. - Trong lớp các bài toán đại số tổ hợp và xác suất thì lớp các bài toán về lập số chiếm tỷ lệ rất lớn và các bài toán về lập số là các bài toán nền tảng, cơ sở để giải quyết các bài toán khác mà đặc biệt là các bài toán về xác suất sau này. - Thực tế đa số học sinh yếu kém và trung bình rất sợ các bài toán về đại số tổ hợp. - Mặt khác không ít các thày cô khi dạy về đại số tổ hợp đặc biệt là các bài toán lập số còn sử dụng phương pháp truyền thống tức là thuyết trình, giảng giải… mà ít quan tâm đến việc tìm tòi các phương pháp mới ngắn gọn, dễ hiểu và mối quan hệ giữa các bài toán… - Trong quá trình giảng dạy, qua các tiết dự giờ, qua trao đổi chuyên môn tôi thấy rất ít các thầy cô dùng “ngôn ngữ tập hợp” để giải các bài toán về lập số. III. Nhiệm vụ của đề tài - Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu vận dụng “Ngôn ngữ tập hợp trong việc phát triển năng lực tư duy và giải một số bài toán lập số” - Trong quá trình giảng dạy tôi thấy đa số các các em học sinh gặp nhiều khó khăn trong quá trình giải các bài toán về lập số như: Lập số luôn chứa các chữ số cho trước, lập số có các chữ số đứng cạnh nhau, lập số có các chữ số tăng dần hoặc giảm dần, lập số mà các chữ số là chữ số chẵn, lẻ… Nhưng nếu dùng ngôn ngữ tập hợp thì việc giải các bài toán trên sẽ đơn giản và dễ hiểu mà chúng ta còn có thể mở rộng bài toán hoặc áp dụng vào các bài toán khác. 2 IV. Giải pháp thực hiện A. Giải pháp tổ chức thực hiện - Đề tài được tổ chức thực hiện vào các buổi học bồi dưỡng của lớp 11. - Lớp thực nghiệm 11C8, lớp đối chứng 11C1. - Thông qua buổi dạy giáo viên tổ chức theo nhóm các hoạt động trí tuệ của học sinh gợi ý, định hướng để học sinh đề xuất một số bài toán tương tự cùng dạng… B. Tổ chức thực hiện 1. Hoạt động kiểm tra và tổng hợp kết quả đã biết cơ bản Kết quả 1: Nếu tập A gồm n số tự nhiên từ 1 đến 9 (1 �n �9) thì từ tập A ta lập được n! số tự nhiên có n chữ số khác nhau. Kết quả 2: Nếu tập B gồm n số tự nhiên từ 0 đến 9 (2 �n �9) luôn chứa số 0 thì từ tập B ta lập được (n - 1).(n - 1)! số tự nhiên có n chữ số khác nhau. 2. Bài toán mở đầu (HSG Thanh hóa 2009 - 2010). Cho tập A   0;1;2;3;4;5 . Từ tập A có thể lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau, trong đó phải có hai chữ số 2 và 4. Cách giải 1: (cách giải thông thường) - Gọi số tự nhiên cần lập là X = a1a2 a3a4 (a1 khác 0), ai � 0;1; 2;3; 4;5 (i = 1; 2; 3; 4) - Trường hợp 1: Trong X có chữ số 0. Có ba cách xếp chữ số 0; ba cách xếp chữ số 2; hai cách xếp chữ số 4 1 và A3 cách xếp ba chữ số 1; 3; 5. Suy ra trong trường hợp này có: 3.3.2. A31 = 54 số. - Trường hợp 2: Trong X không có chữ số 0. Có bốn cách xếp chữ số 2; ba cách xếp chữ số 4 và A32 cách xếp ba chữ số 1; 3; 5. Suy ra trong trường hợp này có: 4.3. A32 = 72 số. Vậy tấtt cả các số thỏa mãn bài ra là: 54 + 72 = 126 số. Cách giải 2: (dùng ngôn ngữ tập hợp) - Số tập con gồm bốn phần tử của tập A trong đó luôn chứa hai chữ số 2, 4 và không chứa số 0 là C32 tập. Mà mỗi tập đó ta lập được 4! số thỏa mãn bài ra. Do đó số các số lập được trong trường hợp này là: C32 .4! = 72 số. - Số tập con gồm bốn phần tử của tập A trong đó luôn chứa hai chữ số 2, 4 và chứa số 0 là C31 tập. Mà mỗi tập ta lập được 3.3! số. Do đó số các số lập được trong trường hợp này là: C31 .3.3! = 54 số. Vậy số các số thoả mãn bài ra là: 72 + 54 = 126 số. Vậy qua hai cách giải trên ta thấy được: 10) Đối với cách giải 1 phải qua nhiều bước xếp các chữ số, qua nhiều thao tác tư duy và học sinh dễ nhầm lẫn khi áp dụng chỉnh hợp…và gặp nhiều khó khăn khi tổng quát bài toán. 3 20) Đối với cách giải 2 có hai bước rõ rệt đó là: Tìm số tập con luôn chứa hai chữ số 2 và 4 và xét xem mỗi tập con như trên ta lập được bao nhiêu số thỏa mãn bài ra. 30) Ta có thể áp dụng cách giải 2 cho nhiều bài toán tổng quát và phức tạp hơn mà thao tác thực hiện cũng đơn giản như trên. Do khuôn khổ của SKKN nên tôi chỉ lựa chọn bốn bài toán lập số tiêu biểu cho phương pháp trên và trong mỗi bài toán tôi không nêu hai cách giải như trên để so sánh mà ở mỗi dạng bài toán tôi xây dựng hệ thống ví dụ từ đơn giản đến phức tạp để học sinh tự khám phá, phát hiện ra phương pháp giải nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh. 3. Bài toán lập số tự nhiên luôn có mặt các chữ số cho trước VD1(ví dụ xây dựng phương pháp). Cho tập A   1;2;3;4;5;6;7 a) Từ tập A lập được bao nhiêu tập con gồm bốn phần tử. b) Có bao nhiêu tập con gồm bốn phần tử của A mà luôn chứa chữ số 1. c) Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau mà trong đó luôn có mặt chữ số 1. GV: - Yêu cầu học sinh nêu cách tính số tập con gồm 4 phần tử của tập A. - Tập con mà luôn chứa chữ số 1 là tập con có dạng như thế nào, cách tính số tập con dạng trên? - Mỗi tập con của A có chứa số 1, lập được bao nhiêu số thỏa mãn bài ra? Từ đó suy ra số các số cần lập. Giải theo ngôn ngữ tập hợp a) Mỗi tập con của A là một tổ hợp chập 4 của 7 phần tử, do đó số tập 4 con gồm 4 phần tử của A là: C7 tập. b) - Mỗi tập con gồm 4 phần tử của A mà luôn chứa chữ số 1 là một tổ hợp chập 3 của 6 phần tử: 2, 3, 4, 5, 6, 7. 3 - Do đó số tập con thỏa mãn bài ra là: C6 tập. c) - Mỗi tập con ở ý b) ta lập được 4! số thỏa mãn bài ra. 3 - Do đó số các số thỏa mãn là: C6 .4! = 480 số GV: Vậy nếu bài toán trên chỉ yêu cầu ý c) ta làm như thế nào? HS: - Tìm số tập con có 4 phần tử của A mà luôn chứa chữ số 1. - Xét xem mỗi tập con như trên lập được mấy số thỏa mãn bài ra. GV: Yêu cầu học sinh nêu một bài toán tương tự và giải VD2 (ví dụ hình thành phương pháp). Cho tập A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau mà trong đó luôn có mặt chữ số 1. GV: Yêu cầu giải theo ngôn ngữ tập hợp. 4 HS: - Số tập con gồm 5 phần tử của A trong đó luôn chứa chữ số 1 là C8 . - Mỗi tập như trên ta lập được 5! số thỏa mãn bài ra. 4 - Do đó số các số thỏa mãn là: C8 .5! = 8400 số. 4 GV: Nếu bài toán yêu cầu có mặt không phải là một chữ số mà là hai hoặc nhiều thì cách giải có gì thay đổi không? Hãy nêu một bài toán dạng trên. VD3 (ví dụ phát triển). Cho tập A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau mà trong đó luôn có mặt các chữ số 1, 9. GV: Yêu cầu giải theo ngôn ngữ tập hợp. HS: - Số tập con gồm 5 phần tử của A trong đó luôn chứa hai chữ số 1 và 9 là C73 . - Mỗi tập như trên ta lập được 5! số thỏa mãn bài ra. 3 - Do đó số các số thỏa mãn là: C7 .5! = 4200 số. GV: - Hãy mở rộng bài toán trên theo hai hướng: Thứ nhất là tập A chứa thêm số 0, hướng thứ hai là số phần tử có mặt nhiều lên - Với tinh thần đó hướng dẫn học sinh tập ra đề và giải. VD4 (ví dụ mở rộng). Cho tập A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . a) Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau mà trong đó luôn có mặt hai chữ số 0 và 1. b) Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau mà trong đó luôn có mặt hai chữ số 1 và 2. GV: Yêu cầu giải theo ngôn ngữ tập hợp. HS: a) - Số tập con gồm 4 phần tử của A trong đó luôn chứa hai chữ số 0 và 1 2 là C8 . - Mỗi tập như trên ta lập được 3.3! số thỏa mãn bài ra. 2 - Do đó số các số thỏa mãn là: C8 .3.3! = 504 số. b) Để giải bài toán ta xét hai trường hợp - Số tập con gồm 5 phần tử của A trong đó luôn chứa hai chữ số 1, 2 2 và số 0 là C7 . Mỗi tập như trên ta lập được 4.4! số thỏa mãn bài ra. 2 Do đó số các số thỏa mãn trong trường hợp này là: C7 .4.4! số. - Số tập con gồm 5 phần tử của A trong đó luôn chứa hai chữ số 1, 2 3 và không chứa số 0 là C7 . Mỗi tập như trên ta lập được 5! số thỏa mãn bài ra. 3 Do đó số các số thỏa mãn trong trường hợp này là: C7 .5! số. 2 3 Do đó số các số thỏa mãn bài ra là: C7 .4.4! + C7 .5! = 6216 số GV: Vậy tập ban đầu chứa số 0 ta cần chú ý điều gì? HS: Phải chia trường hợp nếu cần. GV: Tương tự cách làm trên làm các bài tập sau Bài 1 Từ các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 có thể lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau, trong đó phải có hai chữ số 2 và 4. ĐS: 630 số. 5 Bài 2: Từ các chữ số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 có thể lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau chia hết cho 5 và luôn có mặt chữ số 2. 2 ĐS: C5 .4! = 240 số. 4. Bài toán lập số tự nhiên có các chữ số đứng cạnh nhau VD1 (ví dụ xây dựng phương pháp). Cho tập hợp A   1;2;3;4 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau sao cho hai chữ số 1, 2 luôn đứng cạnh nhau. GV: - Nếu không có yêu cầu hai chữ số 1, 2 đứng cạnh nhau thì lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau? - Nếu đặt a = 12, xét tập B   a;3;4 coi a như là một chữ số. Từ tập B ta lập được bao nhiêu số có ba chữ số ? số vừa lập có quan hệ với số cần lập như thế nào ? HS: - Nếu không có yêu cầu hai chữ số 1, 2 đứng cạnh nhau thì ta lập được 4! số . - Coi a là một chữ số thì từ B ta lập được 3! số. - Mỗi số vừa lập ta lập được hai số thỏa mãn bài ra. GV: Vậy hãy giải bài toán trên HS: - Đặt a = 12, xét tập B   a;3;4 coi a như là một chữ số. - Từ tập B ta lập được 3! số có bốn chữ số khác nhau trong đó 1, 2 đứng cạnh nhau và 1 đúng trước 2. - Mỗi số vừa lập ta lập được 2 số thỏa mãn bài ra - Do đó số các số thỏa mãn bài ra là : 3! 2! = 12 số. GV: Từ đó hãy nêu ý tưởng, cách giải loại bài toán có các chữ số đứng cạnh nhau. HS: - ‘‘Buộc’’ các chữ số đứng cạnh nhau lại một chỗ, coi đó là một chữ số và đặt là a. - Quy về bài toán lập số mà số cần lập luôn có mặt chữ số a. GV: - Hãy mởi rộng bài toán theo trình tự mở rộng tập A, số chữ số đứng cạnh nhau nhiều lên, và tập A ban đầu có chứa chữ số 0. - Yêu cầu học sinh tương tự mở rộng bài toán cho trường hợp tập A nhiều phần tử hơn. VD2 (ví dụ hình thành phương pháp). Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau sao cho hai chữ số 1, 2 luôn đứng cạnh nhau. GV: Yêu cầu giải theo ngôn ngữ tập hợp. HS: - Đặt a = 12, xét tập B   a;3;4;5;6;7;8 trong đó coi a là một chữ số. - Từ tập B lập số có ba chữ số trong đó luôn có mặt chữ số a 2 + Số tập con gồm ba phần tử của B mà luôn chứa a là : C6 tập + Mỗi tập như trên ta lập được 3! số có bốn chữ số mà 1, 2 luôn đứng cạnh nhau và số 1 đúng trước số 2. + Mỗi số vừa lập ta lập được 2! Số thỏa mãn bài ra. 6 2 - Do đó số các số thỏa mãn bài ra là : C6 3! 2! = 180 số. GV: Hãy nêu bài toán tổng quát của dạng trên. VD3 (ví dụ phát triển – tổng quát bài toán). Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau sao cho ba chữ số 0, 1, 2 luôn đứng cạnh nhau. Giải theo ngôn ngữ tập hợp - Đặt a = 102, xét tập B   a;3;4;5;6;7;8;9 trong đó coi a là một chữ số. 2 - Số tập con gồn 3 phần tử của B mà trong đó luôn chứa a là : C7 - Mỗi tập như trên ta lập được 3! số có năm chữ số trong đó 1, 0, 2 đứng cạnh nhau và theo trình tự đó. - Mỗi số vừa lập ta lập được 3! số thỏa mãn bài ra trong đó có cả chữ số 0 đứng đầu. - Do đó số có năm chữ số thỏa mãn điều kiện bài ra trong đó có cả chữ 2 số 0 đứng đầu là : C7 3!3! = 756 số - Số có dạng 012ab,021ab là : 84 số Vậy số các số cần lập là : 756 – 84 = 672 số. GV: - Từ cách giải trên ta có thể giải được bài toán tổng quát về lập các số tự nhiên sao cho các chữ số đứng cạnh nhau. - Yêu cầu các em học sinh tự ra cho mình các bài toán và tự giải. - Đề nghị một số bạn tự ra đề bài tập cho lớp. Bài 1: Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau sao cho hai chữ số 1, 2 luôn đứng cạnh nhau. ĐS: 308 số Bài 2: Cho tập hợp B   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập B lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau luôn có mặt số 5 và hai chữ số 1, 2 luôn đứng cạnh nhau. ĐS: 936 số Bài 3: Cho tập hợp C   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập C lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau sao cho luôn có mặt hai chữ số 1, 2 và hai chữ số này không đứng cạnh nhau. ĐS: 5908 số 5. Bài toán lập số mà các chữ số tăng dần hoặc giảm dần VD1 (ví dụ xây dựng phương pháp). Cho tập hợp A   1;2;3;4 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau sao cho các chữ số tăng dần hoặc giảm dần. GV: - Tập A có bao nhiêu phần tử, ta cần lập số có bao nhiêu chữ số. 7 - Hãy lập một số có bốn chữ số khác nhau và trong đó các chữ số tăng dần. - Nhận xét xem mỗi tập như trên ta lập được bao nhiêu số tăng dần và bao nhiếu số giảm dần từ đó hình thành cách giải. HS: - Mỗi tập như trên ta chỉ lập được một số tăng dần và một số giảm dần. - Do đó số các số thỏa mãn bài ra là : 2 số. VD2 (ví dụ hình thành phương pháp). Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau sao cho các chữ số tăng dần hoặc giảm dần. GV: - Ta cần lập số có mấy chữ số ? - Nêu quy trình và cách làm. 5 HS: - Số tập con có năm phần tử của tập A là C9 - Mỗi tập con như trên ta lập được hai số thỏa mãn bài ra 5 - Do đó số các số thỏa mãn bài ra là C9 2 = 252 số GV: Hãy tự nêu bài toán dạng tương tự như trên trong trường hợp mở rộng tập A và số chữ số của số cần lập nhiều lên hoặc ít đi. HS: Nêu ví dụ 3 VD3: (ví dụ phát triển – tổng quát). Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau sao cho các chữ số tăng dần hoặc giảm dần. GV: Yêu cầu học sinh nêu cách giải và nêu dạng tổng quát của bài toán. 4 HS: - Số tập con gồm bốn phần tử của tập B mà không chứa số 0 là : C9 tập Mỗi tập như trên ta lập được 2 số thỏa mãn bài ra 4 Do đó số các số thỏa mãn trong trường hợp này là : C9 2 3 - Số tập con gồm bốn phần tử của tập B luôn chứa số 0 là : C9 tập Mỗi tập như trên ta lập được 1 số thỏa mãn bài ra 3 Do đó số các số thỏa mãn trong trường hợp này là : C9 4 3 KL : Số các số thỏa mãn bài ra là : C9 2+ C9 = 336 số. GV: Hãy mở rộng bài toán hơn nữa bằng cách thêm điều kiện cho số cần lập. VD4: (ví dụ mở rộng). Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau luôn chứa chữ số 2 sao cho các chữ số tăng dần hoặc giảm dần. GV: - Số cần lập là một số có năm chữ số khác nhau và luôn chứa chữ số 2. - Vậy giải bài toán trên như thế nào ? HS: - Số tập con gồm năm phần tử của A luôn chứa số 2 và không chứa số 0 4 - là C8 tập. Mà mỗi tập ta lập được hai số thỏa mãn bài ra 4 Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là : C8 2 8 3 - Số tập con gồm năm phần tử của A luôn chứa số 2 và chứa số 0 là C8 tập. Mà mỗi tập ta lập được một số thỏa mãn bài ra 3 Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là : C8 số 4 3 KL : Số các số thỏa mãn bài ra là : C8 2 + C8 = 196 số. GV: - Với cách làm như trên ta có thể ra được nhiều bài toán tương tự. - Yêu cầu học sinh ra các bài toán tương tự, giáo viên chỉnh sửa đề để các em về nhà tương tự giải. Bài 1 : Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bảy chữ số khác nhau sao cho chữ số sau lớn hơn chữ số trước. ĐS : 36 số. Bài 2 : Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau luôn chứa hai chữ số 1, 2 sao cho chữ số sau lớn hơn chữ số trước. ĐS : 35 số. 6. Bài toán lập số biết số chữ số chẵn, số chữ số lẻ VD1 (ví dụ hình thành phương pháp). Cho tập hợp A   1;2;4;6 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau trong đó có đúng một chữ số lẻ. GV: - Tập A có mấy phần tử, bao nhiêu số chẵn và bao nhiêu số lẻ ? - Giải bài toán trên như thế nào ? HS: - Mỗi một số cần lập là một hoán vị của A - Do đó số các số thỏa mãn bài ra là : 4!= 24 số. GV: Hãy phát triển bài toán trên bằng cách mở rộng tập A VD2 (ví dụ phát triển). Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau trong đó có đúng một chữ số lẻ. GV: Nêu quy trình và cách giải bài toán trên. 3 1 HS: - Số tập con gồm bốn phần tử của A trong đó có đúng một số lẻ là C4 C5 - Mỗi tập con như trên ta lập được 4! số thỏa mãn bài ra. 3 1 - Do đó số các số cần lập là : C4 C5 4!=480 số. GV: Hãy phát biểu bài toán mới tương tự bài toán trên VD3 (ví dụ khái quát). Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau trong đó số chữ số chẵn nhiều hơn số chữ số lẻ. GV: - Trong số cần lập có bao nhiêu chữ số chẵn ? - Nêu cách giải và giải bài toán trên. HS: Để giải bài toán trên ta xét hai trường hợp sau * TH1 : Số cần lập có bốn chữ số chẵn và một chữ số lẻ + Số tập con gồm năm phần tử của A trong đó 4 số chẵn và 1 số lẻ là: 4 1 C4 C5 9 + Mỗi tập như trên ta lập được 4! số. 4 1 + Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là : C4 C5 4! * TH2 : Số cần lập có ba chữ số chẵn và hai chữ số lẻ + Số tập con gồm năm phần tử của A trong đó 3 số chẵn và 2 số lẻ là: C43C52 + Mỗi tập như trên ta lập được 4! số. 3 2 + Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là : C4 C5 4! 4 1 3 2 KL: Số các số thỏa mãn bài ra là : C4 C5 4!+ C4 C5 4!= 1080 số. GV: Nếu trong tập A chứa số 0 thì cách giải sẽ như thế nào ? VD4 (ví dụ tổng quát). Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau trong đó có một chữ số lẻ. GV: - Số cần lập có bao nhiêu số chữ số chẵn và bao nhiêu chữ số lẻ. - Nêu cách giải bài toán trên. HS: Để giải bài toán trên ta xét hai trường hợp sau * TH1: Một lẻ, ba chẵn không chứa số 0 + Số tập con của A gồm bốn phần tử trong đó có một số lẻ và không 3 1 chứ số 0 là C4 C5 tập. + Mỗi tập như trên ta lập được 4! số. 3 1 + Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là: C4 C5 4! số. * TH2: Một lẻ, ba chẵn có số 0 + Số tập con của A gồm bốn phần tử trong đó có một số lẻ và có chứa 2 1 số 0 là C4 C5 tập. + Mỗi tập như trên ta lập được 3.3! số. 2 1 + Do đó số các số thỏa mãn bài ra trong trường hợp này là: C4 C5 3.3! số. 3 1 2 1 KL: Số các số thỏa mãn bài ra là C4 C5 4! + C4 C5 3.3! = 1020 số. GV: - Hãy nêu các bài toán tương tự các bài toán trên. - Yêu cầu một số học sinh nêu các bài toán tương tự. Bài 1: (HSG Thanh Hóa 2008 – 2009) Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có sáu chữ số khác nhau trong đó chỉ có một chữ số lẻ. ĐS: 3000 số Bài 2: Cho tập hợp A   1;2;3;4;5;6;7;8;9 . Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau trong đó số chữ số lẻ lớn hơn số chữ số chẵn. ĐS: 1080 số 10 V. Kết quả thực nghiệm 1. Mục đích thực nghiệm Thực nghiệm để bước đầu đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng phương pháp “ Dùng ngôn ngữ tập hợp để phát triển tư duy và giải một số bài toán lập số” – đại số 11 nâng cao. 2. Nội dung thực nghiệm - Trong năm học 2012 – 2013 đã tiến hành khảo nghiệm đối với hai lớp 11C1 và 11C8 cùng nội dung kiến thức như trên nhưng áp dụng hai phương pháp khác nhau. - Lớp 11C8 lớp thực nghiệm: Bài dạy được thiết kế theo định hướng phân hóa trên cơ sở sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập nhằm phát triển năng lực tư duy và áp dụng “ ngôn ngữ tập hợp” trong việc giải toán. - Lớp 11C1 lớp đối chứng: Bài dạy được áp dụng các cách giải bình thường như các tài liệu vẫn trình bày đó là áp dụng các quy tắc cộng, quy tắc nhân, hoán vị, chỉnh hợp và tổ hợp…để giải quyết các bài toán trên. - Sau khi dạy bài xong thì tiến hành kiểm tra cả hai lớp thời lượng 15 phút, nội dung câu hỏi như sau: Cho tập hợp A   0;1;2;3;4;5;6;7 . 1) Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có bốn chữ số khác nhau trong đó luôn có mặt hai chữ số 0, 5. 2) Từ tập A lập được bao nhiêu số tự nhiên có năm chữ số khác nhau mà chữ số sau lớn hơn chữ số trước. - Kết quả thu được: Khá giỏi Trung bình Yếu kém Số bài kiểm Lớp tra SL TL% SL TL% SL TL% 11C8 41 15 36,7 25 60,9 1 2,4 11C1 41 14 34,1 23 56,1 4 9,8 + Nhìn vào bảng kết quả trên ta thấy việc áp dụng phương pháp dùng ngôn ngữ tập hợp để giải một số bài toán về lập số đã đem lại kết quả cao hơn, số lượng khá giỏi ở lớp 11C8 nhiều hơn và số lượng yếu kém ít hơn 11C1 mặc dù lớp 11C1 có khả năng nhận thức cao hơn 11C8. + Qua theo dõi bài học trên lớp tôi thấy không khí học tập của lớp 11C8 sôi nổi, tích cực hơn. Học sinh dễ tiếp thu hơn phấn khởi hơn từ đó tự tin hơn, qua chấm bài tôi thấy việc trình bày của học sinh mạch lạc hơn, rõ ràng hơn. Như vậy phương pháp dùng ngôn ngữ tập hợp để giải quyết các bài toán trên mang lại hiệu quả cao hơn các phương pháp thông thường. 11 Phần 3 KẾT LUẬN 1. Đề tài giải quyết được một số vấn đề - Giới thiệu một phương pháp giải mới đơn giản, dễ hiểu cho một số bài toán về lập số. - Xây dựng được hệ thống bài tập phong phú, có sự phân hóa, mang tính định hướng từ đó tạo điều kiện để học sinh phát triển năng lực tư duy, khả năng nhìn nhận phân tích và sử lý tình huống… 2. Hướng phát triển của đề tài - Do khuôn khổ hạn hẹp của một SKKN nên tôi mới chỉ nêu một số bài toán mang tính chất điển hình mà còn nhiều bài toán nữa chưa có điều kiện đề cập. - Đề tài mới chỉ áp dụng trong một buổi học bồi dưỡng có thời lượng 3 tiết nên kết quả thu được chưa phản ánh hết hiệu quả của phương pháp. - Có thể áp dụng phương pháp trên cho nhiều bài toán lập số khác và đặc biệt có thể mở rộng sang một số bài toán xác suất… - Hướng xây dựng các ví dụ mang tính chất gợi mở, phân hóa theo trình tự từ dễ đến khó, từ đơn lẻ đến tổng quát, từ đơn giản đến phức tạp tạo điều kiện phát triển năng lực tư duy, khả năng sáng tạo và phù hợp với nhiều đối tượng học sinh. 3. Kiến nghị và đề xuất a) Đối với bộ và sở - Cần hỗ trợ và tạo điều kiện hơn nữa về cơ sở vật chất, tài liệu nghiên cứu và thời gian làm việc… để các thày giáo, cô giáo yên tâm công tác có điều kiện trau rồi chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao trình độ từ đó góp phần đổi mới phương pháp nâng cao chất lượng giáo dục. - Tổ chức các lớp chuyên đề tập huấn cho giáo viên để tìm tòi và so sánh các phương pháp mới trong giảng dạy, cách tiếp cận các vấn đề từ đó giáo viên có thể vân dụng cho phù hợp với đối tượng học sinh. - Cần tổng hợp các sáng kiến có chất lượng, tổ chức triển khai các kinh nghiệm hay để các thày cô học tập và rút kinh nghiệm. b) Đối với các trường phổ thông Tạo điều kiện để các thày các cô có điều kiện tự học, tự bồi dưỡng để nâng cao năng lực chuyên môn, kiên trì tích cực đổi mới phương pháp trong giảng dạy nhằm phát huy tốt năng lực tự học của trò và dạy của thày. XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 14 tháng 5 năm 2013 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết không sao chép nội dung của người khác 12 Trần Văn Long SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG NGÔN NGỮ TẬP HỢP TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY VÀ GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN LẬP SỐ Người thực hiện: Trần Văn Long Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Toán 13 THANH HÓA NĂM 2013
- Xem thêm -