Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Trung học cơ sở Lớp 9 Skkn hướng dẫn học sinh lớp 9 giải bài toán cực trị đại số dạng phân thức...

Tài liệu Skkn hướng dẫn học sinh lớp 9 giải bài toán cực trị đại số dạng phân thức

.DOC
20
124
58

Mô tả:

A - ĐẶT VẤN ĐỀ Trong trường phổ thông Toán có một vị trí rất quan trọng. Các kiến thức và phương pháp Toán học là công cụ thiết yếu giúp học sinh học tốt các môn học khác, hoạt động có hiệu quả trong mọi lĩnh vực. Đồng thời môn Toán cũng giúp học sinh phát triển những năng lực và phẩm chất trí tuệ; rèn luyện cho học sinh khả năng tư duy tích cực, độc lập, sáng tạo; giáo dục cho học sinh tư tưởng đạo đức và thẩm mỹ của người công dân. Ở trường THCS, trong dạy học Toán, cùng với việc hình thành cho học sinh một hệ thống vững chắc các khỏi niệm, các định lí; thì việc dạy học giải các bài toán có tầm quan trọng đặc biệt và là một trong những vấn đề trung tâm của phương pháp dạy học Toán ở trường phổ thông. Đối với học sinh THCS, có thể coi việc giải toán là một hình thức chủ yếu của việc học toán. Trong chương trình Toán THCS các bài toán cực trị đại số nói chung, bài toán cực trị của các biểu thức dạng phân thức nói riêng rất đa dạng, phong phú và có một ý nghĩa rất quan trọng đối với các em học sinh ở bậc học này. Để giải quyết bài toán, người ta phải bằng các cách giải tối ưu nhất, tìm ra các biện pháp hữu hiệu và phù hợp nhất với trình độ kiến thức ở bậc học THCS. Do đó, đòi hỏi người học phải có một cách suy nghĩ logic sáng tạo, biết kết hợp kiến thức cũ với kiến thức mới một cách logic có hệ thống. Vì vậy để giúp các em khắc phục được những khó khăn đó, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “ Hướng dẫn học sinh lớp 9 giải bài toán cực trị đại số dạng phân thức ”. B - GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1 I - CƠ SỞ Lí LUẬN Các bài toán cực trị đại số dạng phân thức là rất đa dạng, phong phú và có một ý nghĩa rất quan trọng đối với các em học sinh ở bậc học này. Chúng ta phải tìm ra cách giải tối ưu nhất, tìm ra các biện pháp hữu hiệu và phù hợp nhất với trình độ kiến thức ở bậc học THCS để giải quyết các bài toán loại này. Đây là dạng toán đại số được sử dụng trong chương trình toán THCS. Tuy nhiên trong sách giáo khoa lại không hướng dẫn phương pháp giải toán một cách cụ thể, vì vậy học sinh thường lúng túng khi gặp dạng toán này. Do đó, việc giải các bài toán cực trị đại số dạng phân thức ở THCS đòi hỏi người học phải có một cách suy nghĩ logic sáng tạo, biết kết hợp kiến thức cũ và mới một cách logic có hệ thống. Trong khi đa số học sinh THCS, nhất là học sinh lớp 9 trong độ tuổi phát triển mạnh về tâm sinh lý, lại phân tán ở nhiều môn học, nên việc huy động kiến thức, kết hợp kiến thức cũ và mới, suy nghĩ một cách logic, sáng tạo và có hệ thống là rất khó khăn. Nên đa số các em không có hứng thú với loại toán này, các em cảm thấy khó khăn khi gặp các bài toán cực trị đại số dạng phân thức và không biết vận dụng để giải quyết các dạng bài toán khác. II - THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Tại trường THCS Yên Lâm khi được phân công dạy toán 9A, B ở những tiết đầu tiên tôi cảm thấy băn khoăn trước cách học của học sinh, tôi dùng nhiều hình thức kiểm tra nhận thấy một hiện tượng, học sinh trả lời rõ ràng, mạch lạc nhưng mang tính chất học vẹt, chấp hành đúng nguyên bản. Trng quá trình dạy tôi đưa ra một số ví dụ thì đa số học sinh không biết làm như thế nào. Trong quá trình dạy và bồi dưỡng học sinh lớp 9, bản thân tôi đã tìm hiểu nhiều tài liệu và nhận thấy đây là dạng toán tương đối khó, tuy nhiên phần nhiều các tài liệu chỉ đưa ra bài tập và bài giải mà ít đề cập đến lý thuyết vì vậy học sinh gặp nhiều khó khăn đối với dạng toán này. 2 Qua nhiều biện pháp điều tra về việc giải bài toán cực trị đại số dạng phân thức ở hai lớp 9A và 9B, kết quả cụ thể thu được như sau: Giỏi Lớp 9A,B Khá TB Yếu- kém Tổng số 77 SL % SL % SL % SL % 03 3,9 11 14,3 39 50,6 24 31,2 III - CÁC BIỆN PHÁP VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN A. những kiến thức cần sử dụng khi giải toán cực trị đại số. I. Định nghĩa giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của một biểu thức đại số. Cho biểu thức f(x, y …) xác định trên miền D a. M được gọi là giá trị lớn nhất của f(x, y…) trên miền (D) nếu như hai điều kiện sau đồng thời được thoả mãn. 1. f(x, y…) <  M (x, y … )  (D) 2. f(x0, y0 … )  (D) sao cho f(x0, y0 … ) = M Ký hiệu M = Max f(x, y … ) = fMax với (x, y)  (D) b. m được gọi là giá trị nhỏ nhất của f(x, y …) trên miền (D) nếu như hai điều kiện sau đồng thời được thoả mãn. 1. f(x, y…)  m với  (x, y … )  (D) 2. f(x0, y0 … )  (D) sao cho f(x0, y0 … ) = m Ký hiệu m = Min f(x, y … ) = fMin với (x, y)  (D) II. Các kiến thức thường dùng. 1. x2  0, tổng quát | f(x)|2k  0  x, k  z Từ đó => | f(x)|2k + m  m M - | f(x)|2k  M 2. a) |x|  0 b) | x + y |  | x| + | y | dấu “=” xảy ra <=> x, y cùng dấu c) | x + y |  | x| - | y | dấu “=” xảy ra <=> x, y cùng dấu 3 3. Sử dụng các bất đẳng thức a. Bất đẳng thức Cô si dưới các dạng sau: + (a + b)2  4ab; dấu “=” xảy ra <=> a = b + a b + b a  2 (a, b > 0); dấu “=” xảy ra <=> a = b + a + b 2 ab (a  0; b  0); dấu “=” xảy ra <=> a= b Các hệ quả của bất đẳng thức Côsi. + a > 0; b  0; a + b = k (không đổi) thì tích a.b lớn nhất khi và chỉ khi a=b + a  0; b  0; a.b = k (không đổi) thì tổng a + b nhỏ nhất khi và chỉ khi a = b. + Bất đẳng thức Cô si tổng quát. a1 + a2 + …. + an  n n a1 ... a n với a1  0; i = 1.n Dấu “=” xảy ra <=> a1=a2 = …. = an. b. Bất đẳng thức Bunhiacopxki (ax + by)2  (a2 + b2) (x2 + y2) dấu “=” xảy ra <=> a x = b y (a, b, x, y  0) Nếu x = 0 xem như a = 0 y = 0 xem như b = 0 Tổng quát: Cho 2 bộ số a1, a2, …. an và b1, b2, …. bn => (a1b1 + a2b2 + …+ anbn)2 (a12 + a22 + …. + an2) (b12 + b22 + …. + bn2) a1 a2 an Dấu “=” xảy ra khi b = b = …. = b 1 2 n c. Các bất đẳng thức khác. B. Một số phương pháp giải toán cực trị Phương pháp 1: Phương pháp giải toán cực trị đại số bằng các dùng các phép biến đổi đồng nhất đưa biểu thức đại số đã cho về dạng có thể xét được cực trị của nó bằng định nghĩa. 4 Để tìm Max f(x, y …) trên miền (D) ta phải chứng minh a. f (x, y … )  M b. Chỉ ra  (x0, y0 …)  D sao cho f (x0; y0 …) = M Để tìm Min f(x) trên miền (D) ta phải chứng minh: a. f(x)  m b. Chỉ ra  (x0, y0 …)  (D) sao cho f (x0; y0 …) = m Phương pháp 2: Giải các bài toán cực trị đại số bằng phương pháp đặt ẩn phụ. Trong nhiều bài toán việc đặt ẩn phụ có thể đưa biểu thức phức tạp dạng xét về dạng đơn giản từ đó có thể dễ dàng xét được cực trị. Phương pháp 3: Giải toán cực trị bằng cách sử dụng bất đẳng thức Côsi và Bunhiacopxki hoặc các bất đẳng thức quen thuộc khác. Phương pháp 4: Giải toán cực trị bằng phương pháp miền giá trị. Giả sử phải tìm cực trị của hàm số f(x) có miền giá trị D. Gọi y là một giá trị nào đó của f(x) với x  D, có nghĩa là phương trình f(x) = y0 phải có nghiệm. Sau khi giải điều kiện để phương trình có nghiệm (x là biến, y là tham số) thường đưa đến bất đẳng thức sau: m  y0  M Từ đó => Min f(x) = m với  x  D Max f(x) = M với x  D Phương pháp 5: Giải toán cực trị bằng phương pháp đồ thị. Căn cứ vào việc khảo sát đồ thị hàm số bậc 2y = ax 2 + bx + c ta có thể tìm được cực trị của nó trên tập xác định [  .  ] nào đó. Vì vậy đối với các hàm số bậc 2 hoặc các hàm số có dạng bậc 2 sau khi đặt ẩn số phụ, có thể dùng phương pháp tìm cực trị có hiệu quả đó là dùng đồ thị. 5 Phương pháp 6: Phương pháp xét biểu thức phụ. Để tìm cực trị của một biểu thức có khi người ta xét cực trị của một biểu thức khác có thể so sánh được với nó nếu biểu thức phụ dễ tìm cực trị lớn hơn. Ví dụ: Để tìm cực trị của biểu thức A với A > 0 có thể xét biểu thức 1 A Các biểu thức phụ thường xét có thể là: -A, A2, |A| hoặc A + k (k là hằng số) C. Một số dạng bài toán tìm cực trị dạng phân thức. Dạng 1: Phân thức có tử là hằng số, mẫu là tam thức bậc hai. Ví dụ 1: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức. A= x 2 1  6 x  17 Giải Ta có: x2 – 6x + 17 = (x - 3)2 + 8  8 nên tử và mẫu của A là các số dương do đó A lớn nhất <=> 1 A nhỏ nhất <=> x2 – 6x + 17 nhỏ nhất <=> (x - 3)2 + 8 nhỏ nhất. Mà (x - 3)2  0 => (x - 3)2 + 8  8 => Min (x2 - 6x + 17) = 8 <=> x = 3 Vậy MaxA = 1 8 <=> x = 3 Ví dụ 2: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: B= 2  9x 2  6x  5 Giải 1 Ta có: B = - 2. 9 x 2  6 x  5 ; để đưa bài toán về dạng đơn giản như ví dụ 1. 1 Trước hết tìm cực trị của B’ = 9 x 2  6 x  5 = 1 (3 x  1) 2  4 Ta có: (3x - 1)2 + 4  4 6 Vì cả hai vế của bất đẳng thức trên đều dương => (3 x  1  1) 2  4  1 4 hay B’ 1 4 Dấu “ = ” xảy ra <=> 3x – 1 = 0 <=> x = Từ đó => - 2. (3 x 1  1) 2  4  - 2. Vậy giá trị nhỏ nhất của B = - 1 2 1 4 1 3 hay B  - <=> x = 1 2 1 3 Chú ý: lập luận điều kiện để nghịch đảo hai vế của bất đẳng thức và khi nhân hai vế của bất đẳng thức với cùng một số âm. Qua hai ví dụ trên học sinh đã bước đầu có kỹ năng và hình thành kỹ năng khi tìm cực trị của biểu thức dạng M = ax 2 k  by  c (k, a, b, c là hằng số, a  0) Bài tập áp dụng: Tìm giá trị lớn nhất (nhỏ nhất nếu có) của các biểu thức sau: a. M = 6 4x  x 2  6  5  x 1 b. N = x c. E = 3 4x 2  4x  5 d. D = 1 2x  x 2  4 2 (Min M = - 3 <=> x = 2) (Min N = (Max E = 20 3 <=> x = 1 2 ) 3 4 <=> x = 1 2 ) (Min D = - 1 3 <=> x = 1) Dạng 2: Phân thức có mẫu là bình phương của một nhị thức. Ví dụ: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: D= x2  x  1 x2  2x  1 Nhận xét: + Tử là tam thức bậc hai. + Mẫu là bình phương của một nhị thức. Cách biến đổi: 7 + Tách D thành tổng của biểu thức không âm với hằng số (phương pháp 1) + Tách D thành các tổng phân thức có dạng: 1 mÉu D = k1. mÉu + k2. mÉu 1 + k3. mÉu (Với k1, k2, k3 là hằng số) Để từ đó đưa về dạng tam thức bậc hai (Phương pháp 2) Giải Cách 1: Ta có D = Đặt y = 1 x 1 Vậy Min D = ( x 2  2 x  1)  ( x  1)  1 ( x  1) 2 => D = 1 – y + y2 = 3 4 <=> y = 1 2 <=> =1- 1  y   2  1 x 1 = 2 + 1 2 1 x 1 3 4  + 1 ( x  1) 2 3 4 <=> x = 1 x2  2x  1 (3 x 2  6 x  3)  x 2  2 x  1 4x 2  4x  4 Cách 2: D = = 4( x  1) 2 = 4( x  1) 2 ( x  1)2 = 3( x  1) 2  ( x  1) 2 4( x  1) 2 Vậy Min D = 3 4 = 3 4 + ( x  1) 2 4( x  1) 2  3 4 <=> x = 1 Cách 3: Gọi d là một giái trị của biểu thức D. Biểu thức D nhận giá trị d khi và chỉ khi phương trình ẩn x sau có nghiệm. D= x2  x  1 x2  2x  1 <=> d (x2 + 2x + 1) = x2 + x + 1 <=> (d - 1)x2 + (2d - 1)x + d – 1 = 0 (d  1) Điều kiện để phương trình bậc hai có nghiệm là  0 Tức là: (2d - 1)2 – 4 (d - 1) (d - 1) 0 <=> 4d2 – 4d + 1 – 4 (d - 1)2  0 <=> 4d – 3  0 <=> d  3 4 Vậy Min D = 3 4 <=> x = 1 8 Bài tập áp dụng: Bài 1: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức sau: 3x 2  8 x  4 B= 2 x  2x  1 (Max B = 4 <=> x = 0) x2  x  1 3 Bài 2: Tìm giá trị nhỏ nhất của C = 2 ( Min C= 4 <=> x=1) x  2x  1 Bài 3: Tìm giá trị lớn nhất của D = x ( x  1) 2 Bài 4: Tìm giá trị nhỏ nhất của E = x2  2x  4 x2 Bài 5: (nâng cao): Cho biểu thức F = x4 (Max D = 1 4 <=> x=1) 3 4 (Min E = <=> x=4 ) x4  1  2x 2  1 a. Tìm giá trị nhỏ nhất của F. b. Tìm giá trị lớn nhất của F. Hướng dẫn: a. Tìm Min F: Ta có: F = = x4 ( x 4  2 x 2  1)  2( x 2  1)  2 ( x  1) 4 Đặt y = 1 x 2 1 x4  1  2x 2  1 = x4  1 ( x 2 1) 2 2 x 2 1 + 2 ( x 2 1) 2 => F = 2y2 – 2y + 1 = 2(y2 – y + 1 4 )+ =1- 1 2 = 2(y - 1 2 )2 + 1 2  1 2 Vậy Min F = 1 2 <=> y = 1 2 <=> 1 x 1 2 = 1 2 <=> x2 + 1 = 2 <=> x =  1 Chú ý: ở đây có thể giải theo cách khác là tách F thành tổng của biểu thức không âm cộng với hằng số F = k + f(x) (với f(x)  0) b. Tìm Max F. Cách 1: F = ( x 4  2 x 2  1)  2x 2 x 4  2x 2  1 =1- 2x 2 ( x 2  1) 2 1 Vậy Max F = 1 <=> x = 0 9 Cách 2: Xét 1 F =1+ 2x 2 x4  1  1 => Max F = 1 <=> x = 0 Dạng 3: Các phân thức dạng khác. Ví dụ 1: Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức: A= x2  1 x2  x  1 Giải Cách : Ta có: A = x x2 x2  1 x2  x  1 = 2( x 2  x  1)  ( x 2  2 x  1) x2  x  1 = 2 - 2  1  x 1 2 Vậy Max A = 2 <=> x = 1 Mặt khác: A = = Vậy Min A = 3( x 2  1) 3( x 2  x  1) 2 3 2 3 +  x  1 2( x 2  x  1)  ( x 2  2 x  1) = 3( x 2  x  1) 2 2 3( x  x  1)  2 3 dấu “=” xảy ra <=> x = - 1 <=> x = - 1 Cách 2: Dùng phương pháp miền giá trị Vì x2 + 1  0 => A.(x2 – x + 1) = x2 + 1 <=> x2 (A - 1) – Ax + (A - 1) = 0 (1) + Nếu A = 1 thì x = 0 + Nếu A 1 thì  = A2 – 4 (A - 1)2 = - 3A2 + 8A – 4 Điều kiện để (1) có nghĩa   0 <=> Vậy Max A = 2 <=> x = 1 và Min A = 2 3 2 3 (1) A 2 <=> x = - 1 Bài tập áp dụng: Tìm giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất của phân thức sau. a, A = x4  1 ( x 2  1) 2 Hướng dẫn: Vì A > 0  x nên A lớn nhất <=> 1 A nhỏ nhất. 10 và A nhỏ nhất <=> 1 A = x  2 1 x4  1 2 = x 4  2x 2  1 x4  1 =1+ 1 A lớn nhất. 2x 2 x 1 4 Ta có: 2x2  0 dấu “=” xảy ra <=> x = 0 4 x + 1 > 0 => Min ( 1 A 2x 2 x4  1  0 => 1 A 1 + 0 = 1 ) = 1 <=> x = 0 => Max A = 1 <=> x = 0 Mặt khác: (x2 - 1)2  0 <=> x4 – 2x2 + 1  0 <=> 2x2  1 + x4. Dấu “=” xảy ra <=> x4 + 1 = 0 <=> x =  1 4 Vì x + 1 > 0 => Max ( 1 A 2x 2 x4  1  1 => 1 A 1 + 1 = 2 ) = 2 <=> x =  1 => Min A = 1 2 <=> x =  1 27  12 x b, B = x 2  9 Hướng dẫn: 27  12 x ( x 2  12 x  36)  ( x 2  9) ( x  6) 2  ( x 2  9) ( x  6) 2 Ta có: B= x 2  9 = = = x2  9 x2  9 x2  9 - 1 1 Min B = - 1 <=> x = 6 27  12 x Mặt khác: B = x 2  9 = ( 4 x 2  36)  ( 4 x 2 12 x  9) x2  9 Vậy Max A = - 4 <=> x = c, C = =4- ( 2 x  3) 2 x2  9 4 3 2 8x  3 4x 2  1 Hướng dẫn: Ta có: C = 8x  3 4x 2  1 = 4 x 2  8x  4  4 x 2  1 4x 2  1 = 4( x  1) 2 4x 2  1 - 1 1 Min C = - 1 <=> x = - 1 11 16 x 2  4  16 x 2  8 x  1 4( 4 x 2  1)  ( 4 x 2  1) 2 = = 4x 2  1 4x 2  1 Mặt khác: C ( 4 x 2  1) 2 4x 2  1 = 4 - 4 Max C = 4 <=> x = d, D = 1 2 2x  1 x2  2 Hướng dẫn: Ta có: D = 2x  1 x2  2 = ( x 2  2)  ( x 2  2 x  1) x2  2 =1- ( x  1) 2 x2  2 1 Max D = 1 <=> x = 1 2x  1 x2  2 Mặt khác: D = = 1 2 + = 2( 2 x  1) 2( x 2  2) = 4x  2 2( x 2  2) = ( x 2  2)  ( x 2  4 x  4) 2( x 2  2) ( x  2) 2 1 2 2( x  2) 2 Vậy min D = - 1 2 <=> x = - 2 Chú ý: - Các bài tập 2, 3, 4 đều có thể dùng phương pháp miền giá trị nhưng ở đây ta dùng phương pháp tách để đưa về các bất đẳng thức, từ đó rèn cho các em có khả năng quan sát, dự toán, kỹ năng biến đổi biểu thức để từ đó các em có thể làm được các bài tập có yêu cầu tìm giá trị lớn nhất (nhỏ nhất) của phân thức có tử và mẫu là các đa thức bậc cao. Song cách tách như trên cũng rất linh hoạt, phải biết thêm bớt một cách hợp lý, cũng có khi phải nhân cả tử và mẫu của phân thức với cùng một số. Ví dụ 2: Tìm giá trị nhỏ nhất của: B= x 6  27 x 4  3x 3  6 x 2  9 x  9 Ở đây ta không vội tách biểu thức sẽ khó khăn, mà phân tích tử và mẫu thành nhân tử hoặc chia đa thức tử cho mẫu thì biểu thức được rút gọn về dạng đơn giản. 12 B = x2 + 3x + 3 = 3  x   2  2 3 3  4 4  vậy min B = 3 4 <=> x = - 3 2 Như vậy từ đây cho học sinh nhận thấy khi gặp một phân thức bất kỳ phải xem xét phân thức đã tối giản chưa, nếu chưa tối giản thì nên biến đổi rút gọn. Bài tập áp dụng: x 6  512 Tìm giá trị nhỏ nhất của C = 2 x 8 Hướng dẫn: Chia đa thức đưa về dạng C = x4 – 8x2 + 64 = (x2 - 4)2 + 48  48 => Min C = 48 <=> x =  2 Ví dụ 3: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức A = y 5  ( x  y) với x, y  N Với bài này ta có thể dùng phương pháp chia khoảng rồi tìm cực trị trên từng khoảng sau đó so sánh các cực trị trong toàn bộ tập xác định của biểu thức để có kết luận. Giải a. TXĐ:  x, y  N; x + y  5 Xét x + y  4 - Nếu y = 0 thì A = 0 - Nếu 1  y  3 thì A = y 5  ( x  y) 3 - Nếu y = 4 thì x = 0 và A = 4 b. Xét x + y  6 thì A = y 5  ( x  y) 0 So sánh các giá trị trên của A ta thấy Max A = 4 <=> x = 0; y = 4. Bài tập áp dụng: Tìm giá trị lớn nhất của A = x x  y + y 8  ( x  y) với x, y  N Hướng dẫn: a. Với x + y < 8, xét 3 trường hợp. - Nếu y = 0 thì A = 1 - Nếu 1  y  6 thì x x  y < 1; y 8  ( x  y)  6 => A < 7 - Nếu y = 7 thì x = 0; A = 7 13 y 8  ( x  y) b. x + y > 8 ta có x x  y  0;  1 => A  1 So sánh các giá trị trên ta có: Max A = 7 <=> x = 0; y = 7 2 1 x Ví dụ 4: Tìm giá trị nhỏ nhất của phân thức: A = + 1 x với 0 < x < 1 Nhận xét: tử thức là bậc nhất, mẫu thức là tam thức bậc hai, ta có thể giải: Cách 1: Viết A = hằng số k + biểu thức không âm. Cách 2: Dùng phương pháp miền giá trị Nếu tiếp tục nhận xét sẽ thấy với 0 < x < 1 thì 2 1 x và 1 x là các số dương nên có thể nghĩ đến việc dùng bất đẳng thức Côsi sao cho xuất hiện bất đẳng thức, có vế phải là hằng số. Muốn vậy phải viết lại biểu thức một cách thích hợp. Cách 3: A = 2x 1 x 1 x + 2 1 x 1    1 x  = +  2    2  1  x  + 3 = 1 x x + +3 1 x x Vì x  (0, 1) nên 1 – x > 0; x > 0 nên > 0; 2x 1 x >0 Áp dụng bất đẳng thức Cô si cho hai số không âm ta có: A 2 1 x 2x . x 1 x Dấu “=” xảy ra khi Vậy Min A = 2 2 +3=2 1 x x 2 +3 2x 1 x = + 3 <=> x = <=> x = 1 x  2 1 x  2 Bài tập áp dụng: Bài 1. Tìm Min của B = Hướng dẫn: Viết B = x  2 3 x 3 + + 3 x  2 3 x  2 + với x > 2 2 từ đó áp dụng cho bất đẳng thức 3 Côsi 14 y 2 y x 1 + x Bài 2. Tìm Max của E = Hướng dẫn: Điều kiện x  1; y  2. Sử dụng bất đẳng thức Côsi dưới dạng: ab  a b 2 Ta viết: 2( y  2) y 2 = x Vậy Max E = 2  ( y  2) 2 2 y  1 +  y 2 2 4 1  ( x  1) 2 = 1. ( x  1)   2 x  1 => E = x  1 <=> 1 2 x  y   + = x 2 = y 2 2 1 2 2 1 2 = 1 1 2 2 + <=> 2 4 x   y = 2 2 4 2 4 Ví dụ 5: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức. A= x y  z t tx y z + + y z t  x z + tx y + t x yz + y  z t x + z t  x y + x yz t Trong đó: z, y, z, t là các số thay đổi luôn dương. Giải Ta có: 3A= 3x y  z t + y  z t 3x + 3y z t  x + z t  x 3y + 3z tx y + tx y 3z + 3t x yz x yz 3t + 8  x y  x z x z  z z  t y  z t                           3  y x  z x  t t y z  y t t z  <=> 3A  8 + 8 . 6. 2 = 40 3 Vậy min A = 40 3 <=> x = y = z = t Bài tập áp dụng: Tìm Min f(x, y, z) trên miền D = {(x, y, z); x > 0; y > 0; z > 0} 15 F(x, y, z) = x y  z + y x  z z y  x + + y  z x Ví dụ 6: Tìm giá trị nhỏ nhất của f(x) = x2 + 1 x2 x  z y + -2 y  x z + 1  x   x  +5 Giải TXĐ:  x  0 Đặt t = x + 1 x điều kiện  2 => x2 + t 1 x2 = t2 – 2 Khi đó f(x) trở thành: g(t) = t2 – 2t + 3 Đồ thị của hàm g(t) được phác họa như sau: g Từ đồ thị ta được: Min f(x) = Min g(t) (x  0) ( 11  2) t = Min {g(2), g(-2)} = Min {3; 11} = 3 Vậy Min g(t) = 3 <=> t = 2 => Min f(x) = 3 tại t = 2 <=> x + 1 x = 2 <=> x = 1 Vậy min f(x) = 3 tại x = 1 0 -2 Như vậy nếu xét hàm số bậc hai trên một miền [  2 1 .  t ] nào đó mà không phải trên toàn trục số thì nhất thiết phải dùng phương pháp đồ thị. Bài tập áp dụng: Bài 1: Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của:Y = 1  x    x   2 + 1  x    x   +1 Giải TXĐ:  x > 0; đặt u = x + 1 x điều kiện u  2 Khi đó y(x) trở thành f(u) = u2 + 3u + 1 Bài toán trở thành việc xét cực trị của hàm f 11 f(x) f(u) trên miền [2; +  ]. Đồ thị hàm số f(u) trên [2; +  ] có dạng như sau: Nhìn đồ thị f(u) ta có: 16 3 2 fmax: Không có. u 0 FMin = f(2) = 11 khi u = 2 hay khi đó x 1 + x 2 = 2 => x = 1 Vậy Max y không có; Min y =11 khi x = 1 Bài 2: Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của: f M= x4 y4 + y4 x4 -2  x2 y2  2  2 x y    f(x) -3 Đặt u = x2 y2 + 1 0 Giải 2 3 u 2 y x2 với u  2 -3 Khi đó M trở thành f(u) = u2 – 2u – 3 -4 Xét đồ thị của hàm số f(u) trên [2;  ] ta có: Trục đối xứng u0 = - b 2a =1 Nhìn vào đồ thị ta thấy: FMax không có fMin = f(2) = - 3 khi x2 y2 + y2 x2 = 2 tức là khi x2 y2 = 1 => y = 1 – x trừ x = y = 0 Chú ý: Khi tìm cực trị bằng phương pháp đồ thị cần nắm vững tính chất đồ thị của hàm số bậc hai, vị trí tương đối giữa trục đối xứng u 0 = định [2;  ] cụ thể như sau: 1. u0 <  < fMin = f(  ) fMax = f(  ) f b 2a với tập xác f(x)   u0 u  0 f f(x)  0 u0 17  u 2.   u0   fMin = f(u0) fMax = Max {f(  ). F(  )} f 3.  <  f(x) < u0 FMin = f(  )  fMax = f(  )  0 u00 u a x Ví dụ 7: Tìm Min A = x + y, x > 0, y > 0, a > 0, b > 0 thoả mãn + b y =1 Nhận xét: “A  hằng số k nào đó”, và x > 0, y > 0 điều này gợi ý cho ta việc sử dụng bất đẳng thức Côsi hoặc Bunhiacopxki để làm trội một tổng và khử biến số đi. Nhưng nếu dùng bất đẳng thức Côsi ta có x + y 2 xy thì vế phải vẫn còn biến số. Vì vậy chỉ có thể dùng bất đẳng thức Bunhiacopxki: Giải a b =  x  y  .(x   A = (x + y) = 1.(x + y) Vậy Min A =  a  b  <=> 2 2  a + y)   .x   x  x   y b  .y = y   a  ab b  ab  a  b  2 Chú ý: ở đây phải biết chọn hai dãy a 1, b1 phù hợp để sử dụng điều kiện khử biến số ở vế phải đi. Bài tập áp dụng: 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số f(x, y, z, t) = x3 y  z t + y3 x  z  t + z3 y  x  t + t3 y  z  x Xét trên miền D = {(x, y, z, t) với x, y, z, t  0; xy + yz + zt + tz = 1} Gợi ý: Dùng bất đẳng thức Bunhiacopxki 3 lần 18 2. Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số: f(x, y, z) = x 3 yz y z + y 3 zx x z + z 3 xy y x Xét trên miền D = {(x, y, z) với x, y, z > 0, xyz = 1} Gợi ý: Dùng bất đẳng thức Bunhiacopxki. IV - HIỆU QUẢ ÁP DỤNG Sau khi áp dụng “Hướng dẫn học sinh lớp 9 giải toán cực trị đại số dạng phân thức ” tại hai lớp 9A, B Trường THCS Yên Lâm. Kết quả thu được thể hiện ở bảng sau: Giỏi Lớp Khá TB Yếu- kém Tổng số 9A,B 77 SL % SL % SL % SL % 08 10,4 26 33,8 43 55,8 0 0 C - KẾT LUẬN Sau khi thực hiện giảng dạy phần “Hướng dẫn học sinh lớp 9 giải bài toán cực trị đại số dạng phân thức ” theo nội dung đề tài này kết quả mà tôi thu được kết quả khá khả quan: Giúp học sinh giải quyết các bài toán cực trị đại số dạng phân thức, có phương pháp hơn, có hiệu quả hơn và vận dụng vào giải quyết các bài tập có liên quan, kích thích được sự đam mê học toán nói chung và sự say mê giải các bài toán cực trị đại số dạng phân thức nói riêng. Đề tài này có thể áp dụng được cho việc dạy tự chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi, những em ham thích bộ môn Toán và có năng khiếu học toán có thể sử dụng tài liệu này để tự học, tự nghiên cứu. Phát huy tính tự giác rèn luyện khả năng tư duy tích cực độc lập, sáng tạo của học sinh thông qua hoạt động giải toán đã được học. Bên cạnh đó tôi còn đưa ra các ví dụ là các bài toán yêu cầu các kiến thức và kĩ năng tính toán, khả 19 năng tư duy ở cấp học này, qua đó làm cho các em say mê hứng thú học tập bộ môn Toán. D - TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sgk toán 9 2. Nâng cao và các chuyên đề đại số 9 3. Sưu tầm các đề thi trên mạng 4. Tuyển tập đề thi môn toán THCS 5. Nâng cao và phát triển toán 9 6. Bồi dưỡng học sinh giỏi toán 9 7. Tổng hợp các bài toán bất đẳng thức 8. Tạp chí toán học tuổi trẻ. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Yên Định, ngày 06 tháng 03 năm 2014 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Lê Hoàng Thuân 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan