mở đầu về hàm số được học ở bậc THCS. Chương trình THPT hệ thống lại có bổ sung và hoàn chỉnh hơn: Hàm số với đối số nguyên, hàm số chẵn, hàm số lẻ, hàm số tuần hoàn, hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến, giới hạn, liên tục… Việc khảo sát hàm số ở THPT được tiến hành qua hai giai đoạn: Giai đoạn I (Lớp 10, 11): Khảo sát bằng phương pháp sơ cấp các hàm số bậc hai, hàm số lượng giác… Giai đoạn II (Lớp 12): Khảo sát bằng phương pháp dùng đạo hàm các hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai, hàm số bậc ba, hàm số bậc bốn trùng phường, hàm số bậc nhất/bậc nhất và hàm số bậc hai/ bậc nhất… Từ đó, mục đích yêu cầu trong dạy học hàm số ở trường THPT là [19]: - HS nắm vững được khái niệm hàm số và các khái niệm có liên quan, thấy được những dạng khác nhau muôn hình muôn vẻ của khái niệm này trong các phân môn toán học và qua các chương mục khác nhau, từ đó thấy được vị trí trung tâm của khái niệm này trong toàn bộ chương trình môn toán ở nhà trường phổ thông (1). - HS nắm vững được phương pháp khảo sát hàm số bằng phương pháp sơ cấp và bằng công cụ đạo hàm, biết vận dụng những phương pháp đó để khảo sát một số hàm số cụ thể (Các hàm đa thức, hàm phân thức, hàm số mũ, hàm số lôgarit, hàm số lượng giác…) và tiến tới rèn luyện kỹ năng thành thạo về mặt này. Thấy được mối liên hệ qua lại giữa hàm số và đồ thị cũng như ứng dụng của việc khảo sát hàm số trong giải toán, đặc biệt là trong việc giải PT, BPT và giải các bài toán cực trị (2).
6 - Phát triển ở HS năng lực tư duy hàm thông qua việc thực hiện các yêu cầu (1) và (2) trong toàn bộ chương trình môn Toán. Rèn luyện cho HS những thao tác tư duy, đặc biệt là trừu tượng hóa và khái quát hóa trong việc hình thành khái niệm hàm số. - Bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng trước hết là tập dượt cho HS xem xét những sự vật, hiện tượng trong trạng thái động và trong những mối liên hệ tác động lẫn nhau. Một số kiến thức về hàm số thường được vận dụng vào việc giải PT và BPT ở trường phổ thông a) Định nghĩa hàm số Cho D là một tập con khác rỗng của tập hợp các số thực.
Một hàm số f xác định trên D là một quy tắc cho tương ứng mỗi phần tử x D một và chỉ một số thực y. +) D gọi là tập xác định (miền xác định) của hàm f. +) Phần tử bất kì x D gọi là biến số độc lập (biến số, đối số). +) Số thực y tương ứng với biến số x gọi là giá trị của hàm số f tại x, kí hiệu là f(x).
+) Tập hợp tất các giá trị y = f(x) với x D được gọi là tập giá trị của hàm số. b) Tính đồng biến, nghịch biến của hàm số - Định nghĩa: Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a; b): +) Hàm số y = f(x) gọi là đồng biến trên khoảng (a; b) nếu với mọi sao cho :. +) Hàm số y = f(x) gọi là nghịch biến trên khoảng (a; b) nếu với mọi sao cho :. - Định lý: Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm trên khoảng (a; b).
+) Nếu thì hàm số y = f(x) đồng biến trên khoảng (a; b). 7 +) Nếu thì hàm số y = f(x) nghịch biến trên khoảng (a; b). +) Nếu và đẳng thức chỉ xảy ra tại một số hữu hạn điểm thì hàm số y = f(x) đồng biến (nghịch biến) trên khoảng (a; b). c) Cực đại, cực tiểu của hàm số - Định nghĩa: Cho hàm số y = f(x) liên tục trên khoảng (a; b) và.
+) Điểm gọi là điểm cực tiểu của hàm số y = f(x) nếu tồn tại một lân cận của x0 sao cho với mọi ta có. +) Điểm gọi là điểm cực đại của hàm số y = f(x) nếu tồn tại một lân cận của x0 sao cho với mọi ta có. +) Các điểm cực đại, cực tiểu được gọi chung là điểm cực trị của hàm số. +) Giá trị của hàm số tại điểm cực trị được gọi là cực trị của hàm số.
- Định lý: Cho hàm số y = f(x) liên tục và có đạo hàm trong một lân cận (x0 – h; x0 + h) của điểm x0, tại đó f’(x) = 0. Khi đó: +) Nếu trên và trên thì x0 là điểm cực đại của hàm số. +) Nếu trên và trên thì x0 là điểm cực tiểu của hàm số. d) Giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số - Định nghĩa: Cho hàm số y = f(x) xác định trên D.
+) Số M được gọi là giá trị lớn nhất (GTLN) của hàm số y = f(x) trên tập D nếu: Kí hiệu:. +) Số m được gọi là giá trị nhỏ nhất (GTNN) của hàm số y = f(x) trên tập D nếu: Kí hiệu:. 8 - Một số định lý: +) Nếu hàm số y = f(x) liên tục trên [a; b] thì nó đạt được GTLN, GTNN và mọi giá trị trung gian giữa GTNN và GTLN trên đoạn đó. +) Nếu hàm số y = f(x) liên tục trên [a; b] và f’(a).f’(b) < 0 thì tồn tại ít nhất một điểm sao cho.
+) Nếu hàm số y = f(x) đơn điệu tăng trên [a; b] thì: +) Nếu hàm số y = f(x) đơn điệu giảm trên [a; b] thì: +) Giả sử hàm số y = f(x) liên tục và chỉ có một số hữu hạn điểm tới hạn trên [a; b] thì: trong đó là các điểm tới hạn của hàm số. Nội dung dạy học PT, BPT ở trường phổ thông 1. Vị trí và tầm quan trọng của nội dung PT, BPT trong chương trình toán học ở nhà trường phổ thông PT, BPT là một trong những khái niệm quan trọng của toán học. Theo Ănghen: Toán học nghiên cứu những mối quan hệ về số lượng và hình dạng không gian của thế giới khách quan.
Quan hệ bằng nhau, lớn hơn hoặc nhỏ hơn giữa hai số lượng, giữa hai đại lượng là những quan hệ cơ bản. Lý thuyết PT đã được nhiều nhà toán học nghiên cứu, phát triển thành lý thuyết đại số, số học và nó còn giữ vai trò quan trọng trong các bộ môn khác của toán học. Người ta nghiên cứu không chỉ là những PT đại số mà còn cả các PT vi phân, PT tích phân, PT toán lý, PT hàm… PT và BPT là một trong những nội dung chiếm một vị trí quan trọng trong chương trình môn toán ở nhà trường phổ thông. Từ lớp 1, HS đã được làm quen 9 với PT và BPT dưới dạng ẩn tàng là các bài toán điền vào chỗ trống, so sánh… Có thể nói, xuyên suốt từ lớp 1 cho đến lớp 12, nội dung PT và BPT xuất hiện ở mọi cấp học, bậc học và mọi lớp học.
Do đó, trình bày lý thuyết PT, BPT một cách hợp lý cũng là một yêu cầu của cải cách giáo dục [19]. Triển khai dạy học PT, BPT qua các lớp ở trường phổ thông Căn cứ vào nội dung chương trình môn toán ở nước ta hiện nay, chúng ta có thể thấy: Trước khi học tường minh về PT và BPT, HS ở bậc tiểu học cũng đã được làm quen một cách ẩn tàng với những bài toán về PT và BPT. Ở lớp 1, HS được làm quen với các bài toán về PT, BPT dưới dạng “điền vào ô trống”. Ở lớp 2, lớp 3, lớp 4, HS được làm quen với các bài toán về PT, BPT dưới dạng “Tìm x trong các biểu thức” dạng a - x = b; ax = b hay trên tập hợp số tự nhiên.
Khái niệm PT và BPT được định nghĩa ở lớp 7, sau đó được định nghĩa lại ở lớp 10. Các kiến thức về PT và BPT như quan hệ tương đương, quan hệ hệ quả giữa hai PT và hai BPT, giải PT và BPT được đưa dần ở mức độ thích hợp với từng lớp và có phần lặp đi lặp lại, nâng cao dần từ lớp 8 đến lớp 10. HS được dần dần làm quen với từng loại PT, BPT thích ứng với những yếu tố lý thuyết đã học. - Lớp 8: HS được học khái niệm PT, ẩn số, nghiệm của PT và giải PT, quan hệ tương đương giữa hai PT và BPT.
Dạng PT tương ứng: PT, BPT bậc nhất, PT có hệ số bằng chữ, PT có ẩn ở mẫu. - Lớp 9: HS được học về hệ PT, các phép biến đổi tương đương về hệ PT. Dạng PT tương ứng: PT bậc 2 một ẩn số, PT quy về PT bậc 2, hệ PT bậc nhất 2 ẩn số, các phương pháp giải hệ PT. - Lớp 10: Tổng kết và nâng cao những kiến thức về PT mà HS đã được học ở THCS.
Các dạng PT tương ứng: PT bậc nhất, bậc 2 một ẩn số, hệ PT bậc 10 nhất 2 ẩn, nhiều ẩn số, hệ PT đưa về một PT bậc 2, đi sâu vào các PT có chứa tham số, BPT bậc 2. - Lớp 11: HS được học về PT lượng giác. Các dạng PT tương ứng: PT lượng giác cơ bản, PT bậc nhất, bậc 2 đối với một hàm số lượng giác. - Lớp 12: HS được học về các PT mũ, lôgarit và PT nghiệm phức.
Mục đích yêu cầu trong dạy học PT và BPT ở trường phổ thong Dạy học PT và BPT ở trường THPT nhằm mục đích yêu cầu sau [19]: - HS nắm vững khái niệm PT, BPT và những khái niệm có liên quan như: Nghiệm của PT, BPT; giải PT, BPT; phép biến đổi tương đương, phép biến đổi hệ quả. - Thông qua chủ đề PT, BPT cần củng cố và đào sâu cho HS một số kiến thức về tập hợp và lôgic toán như: tập hợp, quan hệ bao hàm, quan hệ giao nhau, các phép toán về tập hợp, giao của các tập hợp, các phép toán lôgíc như kéo theo, tương đương. - HS có kỹ năng giải PT và BPT, thành thạo với việc giải PT và BPT theo thuật giải, theo công thức hoặc theo một hệ thống quy tắc biến đổi, xác định. HS có kỹ năng giải bài toán bằng cách lập PT, BPT thông qua đó rèn luyện khả năng toán học hóa những tình huống thực tế, làm quen với một số bài toán tối ưu đơn giản có vận dụng kiến thức về PT và BPT.
- HS biết nhìn nhận khái niệm PT, BPT cả về mặt ngữ nghĩa và cú pháp.