SGV - Toán 12
0/0
minus
100%
plus
list
setting
share
Nền
Đọc offline

Lưu sách trên máy

Đang kiểm tra...

Mục lục
Công cụ
Chế độ xem
Hướng dẫn
SGV - Toán 12
list Mục lục
CHƯƠNG I. ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM ĐỂ KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ HÀM SỐ
Bài 1. Tính đơn điệu và cực trị của hàm số
Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
Bài 3. Đường tiệm cận của đồ thị hàm số
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số
Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
Bài tập cuối chương I
CHƯƠNG II. VECTƠ VÀ HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Bài 6. Vectơ trong không gian
Bài 7. Hệ trục toạ độ trong không gian
Bài 8. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ
Bài tập cuối chương II
CHƯƠNG III. CÁC SỐ ĐẶC TRƯNG ĐO MỨC ĐỘ PHÂN TÁN CỦA MẪU SỐ LIỆU GHÉP NHÓM
Bài 9. Khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị
Bài 10. Phương sai và độ lệch chuẩn
Bài tập cuối chương III
HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM
Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số với phần mềm GeoGebra
Vẽ vectơ tổng của ba vectơ trong không gian bằng phần mềm GeoGebra
Độ dài gang tay (gang tay của bạn dài bao nhiêu?)
🎖️ Kiểm tra cuối học kì II
Bài tập ôn tập cuối năm
CHƯƠNG IV. NGUYÊN HÀM VÀ TÍCH PHÂN
Bài 11. Nguyên hàm
Bài 12. Tích phân
Bài 13. Ứng dụng hình học của tích phân
Bài tập cuối chương IV
CHƯƠNG V. PHƯƠNG PHÁP TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Bài 14. Phương trình mặt phẳng
Bài 15. Phương trình đường thẳng trong không gian
Bài 16. Công thức tính góc trong không gian
Bài 17. Phương trình mặt cầu
Bài tập cuối chương V
CHƯƠNG VI. XÁC SUẤT CÓ ĐIỀU KIỆN
Bài 18. Xác suất có điều kiện
Bài 19. Công thức xác suất toàn phần và công thức Bayes
Bài tập cuối chương VI
HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM
Tính nguyên hàm và tích phân bằng phần mềm GeoGebra. Tính gần đúng tích phân bằng phương pháp hình thang
Vẽ đồ họa 3D với phần mềm GeoGebra
Học liệu
Đang xem trang 0 Học liệu dưới đây tương ứng với nội dung bạn đang đọc
empty Không có học liệu bổ trợ
cover-first
page-1
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Trang 11
Trang 12
Trang 13
Trang 14
Trang 15
Trang 16
Trang 17
Trang 18
Trang 19
Trang 20
Trang 21
Trang 22
Trang 23
Chương I. ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM ĐỂ KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ HÀM SỐ A TỔNG QUAN 1 Vị trí, vai trò của chương Mục đích của chương này là trình bày các ứng dụng của đạo hà
Chương I. ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM ĐỂ KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ HÀM SỐ
A TỔNG QUAN
1 Vị trí, vai trò của chương
Mục đích của chương này là trình bày các ứng dụng của đạo hàm trong việc khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số. Cụ thể, trình bày các ứng dụng của đạo hàm trong việc xét chiều biến thiên, tìm cực trị và tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất (nếu có) của các hàm số đơn giản. Bên cạnh đó, chương này cũng giới thiệu: khái niệm và cách tìm tiệm cận ngang, tiệm cận đứng và tiệm cận xiên (nếu có) của đồ thị hàm số; sơ đồ tổng quát để khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số; áp dụng sơ đồ tổng quát vào khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của những hàm số đơn giản, bao gồm hàm số đa thức bậc ba và một số hàm số phân thức đơn giản (hàm số bậc nhất/bậc nhất và hàm số bậc hai/bậc nhất).
Bên cạnh đó, chương này cũng dành riêng một bài học (Bài 5) trình bày một cách hệ thống việc ứng dụng đạo hàm và khảo sát hàm số để giải quyết một số bài toán trong thực tiễn như: tìm tốc độ thay đổi tức thời của một đại lượng (chính là ý nghĩa thực tế của đạo hàm tại một điểm) và sử dụng phương pháp đạo hàm để giải quyết một số bài toán tối ưu hoá đơn giản (tối đa hoá diện tích, khối lượng, lợi nhuận,…; tối thiểu hoá khoảng cách, thời gian, chi phí,…).
2 Cấu tạo chương
Tổng thời lượng: 24 tiết
Nội dung:
Bài 1. Tính đơn điệu và cực trị của hàm số 6 tiết
Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số 3 tiết
Bài 3. Đường tiệm cận của đồ thị hàm số 4 tiết
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số 5 tiết Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn 4 tiết Bài tập cuối chư
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số 5 tiết
Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn 4 tiết
Bài tập cuối chương I 2 tiết
3 Một số lưu ý
– Theo tinh thần chung của Chương trình GDPT môn Toán năm 2018 là "tinh giản, thiết thực", một số nội dung lí thuyết mang tính hàn lâm, những bài tập nội dung thuần tuý toán về ứng dụng của đạo hàm được giảm nhẹ. Nói riêng, theo quy định của Chương trình môn Toán năm 2018, SGK Toán 12 mới không đề cập đến các nội dung sau:
Quy tắc sử dụng đạo hàm cấp hai để tìm cực trị của hàm số;
Cách khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số bậc bốn trùng phương;
Vấn đề tương giao của các đồ thị hàm số;
Các bài toán về tiếp tuyến của đồ thị hàm số.
Bên cạnh việc giảm tính hàn lâm và giảm mức độ của các bài tập thuần tuý toán, một điểm mới trong SGK Toán 12 mới này là những ứng dụng thực tế của đạo hàm được nhấn mạnh. Điều này thể hiện rất rõ trong những bài toán ở Tình huống mở đầu, Vận dụng và những bài tập có nội dung thực tiễn được trình bày trong SGK. Nói riêng, SGK Toán 12 dành riêng một bài học (Bài 5) trình bày một cách hệ thống về ứng dụng của đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn. Đây có thể coi là một điểm mới nổi bật so với các SGK Toán 12 trước đây.
– Để đơn giản và tránh sự nặng nề (không thật cần thiết) cho HS, trong định nghĩa các đường tiệm cận của đồ thị hàm số $y = f(x)$ trình bày trong SGK Toán 12, chúng tôi không đưa ra điều kiện tường minh tương ứng về tập xác định của hàm số $y = f(x)$, mà các điều kiện này được ngầm chứa trong điều kiện về sự tồn tại các giới hạn tương ứng trong định nghĩa đường tiệm cận. Hơn nữa, vì trong Chương trình và SGK chỉ xét việc tìm tiệm cận (đứng, ngang, xiên) của đồ thị những hàm số đơn giản và quen thuộc, nên trong SGK Toán 12 cũng không trình bày việc tìm tập xác định của hàm số như là một bước bắt buộc để tìm các đường tiệm cận (nếu có) của đồ thị hàm số.
– Trong Bài 4 ở SGK Toán 12, sơ đồ khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số (và các ví dụ minh hoạ trong sách) được trình bày theo yêu cầu trong Chương trình
môn Toán năm 2018 (xem trang 106 của Chương trình): tìm tập xác định, xét chiều biến thiên, tìm cực trị, tìm tiệm cận, lập bảng biến thiên, vẽ đồ thị. Cụ thể, ở
môn Toán năm 2018 (xem trang 106 của Chương trình): tìm tập xác định, xét chiều biến thiên, tìm cực trị, tìm tiệm cận, lập bảng biến thiên, vẽ đồ thị. Cụ thể, ở đây bảng biến thiên được xem như là bảng tổng hợp ghi kết quả của các bước đã làm trước đó như xét dấu đạo hàm để xét chiều biến thiên (tìm các khoảng đồng biến, khoảng nghịch biến), tìm cực trị (nếu có) của hàm số, tìm các giới hạn đặc biệt của hàm số,... Cách trình bày này giống như trong SGK Toán 12 cũ, bộ Cơ bản.
Tuy nhiên trong thực hành, để thuận lợi hơn cho HS, GV có thể hướng dẫn HS trước đó chỉ cần tìm đạo hàm và tìm các điểm đạo hàm $y'$ bằng 0 hoặc không tồn tại, tìm các giới hạn đặc biệt của hàm số và kết luận về tiệm cận của đồ thị hàm số (nếu có); sau đó lập bảng biến thiên và dựa vào bảng biến thiên thì mới nêu các kết luận tương ứng về chiều biến thiên và cực trị của hàm số.
– Theo yêu cầu quy định trong Chương trình, HS cần nhận biết được tính đối xứng (tâm đối xứng, trục đối xứng) của đồ thị các hàm số: $y = ax^3 + bx^2 + cx + d \left( a \neq 0 \right)$; $y = \frac{ax + b}{cx + d} \left( c \neq 0, ad - bc \neq 0 \right)$ và $y = \frac{ax^2 + bx + c}{mx + n}$ ($a \neq 0, m \neq 0$ và đa thức tử không chia hết cho đa thức mẫu). Tuy nhiên, yêu cầu ở đây chỉ dừng ở mức nhận biết: nhìn vào đồ thị hàm số và rút ra nhận xét về tâm đối xứng, trục đối xứng (nếu có) của đồ thị, không yêu cầu chứng minh.
Thực chất, về mặt toán học, việc chứng minh chặt chẽ các nhận xét này là khá phức tạp (đặc biệt là về các trục đối xứng của đồ thị hai hàm phân thức ở trên). Sẽ cần đến các phép biến đổi hệ trục toạ độ (phép tịnh tiến, phép quay) với lưu ý rằng đồ thị của các hàm phân thức ở trên chính là các đường hyperbol trong Hình học (và sẽ có phương trình chính tắc trong hệ trục mà hai trục toạ độ chính là hai đường phân giác của các góc tạo bởi các đường tiệm cận của đồ thị).
– Theo yêu cầu của Chương trình mới, HS nên được tham gia tích cực vào các hoạt động trong bài học, từ các hoạt động hình thành kiến thức mới đến các hoạt động luyện tập, vận dụng. SGK đã cố gắng thiết kế các hoạt động tương ứng. GV chỉ nên gợi ý, hướng dẫn cho HS (nếu cần) trong các hoạt động này, hạn chế việc làm thay (hoàn toàn) cho HS.
– Về hình thức dạy học:
Nếu có điều kiện thì GV nên chuẩn bị sẵn slide phần đề bài của các hoạt động. Đến hoạt động nào thì trình chiếu yêu cầu của hoạt động đó lên cho HS theo dõi và
thực hiện. Việc này vừa tiết kiệm thời gian viết bảng, vừa sinh động hơn và làm HS tập trung hơn vào yêu cầu của GV. + Với mỗi hoạt động, có thể cho HS làm việc
thực hiện. Việc này vừa tiết kiệm thời gian viết bảng, vừa sinh động hơn và làm HS tập trung hơn vào yêu cầu của GV. + Với mỗi hoạt động, có thể cho HS làm việc cá nhân hoặc hoạt động nhóm (tuỳ tính chất của hoạt động). Sau đó, yêu cầu HS trình bày câu trả lời (bằng miệng, giơ bảng trả lời, viết bảng). GV nhận xét và tổng kết, đặc biệt lưu ý phương pháp giải và các sai lầm thường mắc. + Với các ví dụ đơn giản trong bài học, GV có thể để HS tự làm và chỉ gợi ý khi cần. Tuy nhiên, với các ví dụ phức tạp hơn, thì có thể xử lí tuỳ theo trình độ chung của HS trong lớp. Nếu ở lớp HS khá, GV chỉ cần phân tích đề bài, gợi ý để HS có thể tự làm sau đó sẽ nhận xét và tổng kết phương pháp giải. Còn ở lớp với trình độ chung của HS không tốt, GV có thể chữa mẫu và phân tích kĩ cách giải (theo lược đồ 4
bước của Polya). Sau đó yêu cầu HS làm các bài tập tương tự trong phần Luyện tập, Vận dụng, GV quan sát và trợ giúp HS khi cần. - Trong mỗi bài học, các gợi ý dạy học và dự kiến thời gian tương ứng cho từng cấu
phần của bài học chỉ là một phương án đề xuất. GV có thể dựa trên kinh nghiệm giảng dạy của mình và trình độ chung của HS trong lớp để có thể có phương án hợp lí hơn, miễn là đảm bảo mục tiêu của bài học và HS được tham gia tích cực vào các hoạt động.
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài 1. TÍNH ĐƠN ĐIỆU VÀ CỰC TRỊ CỦA HÀM SỐ (6 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết được tính đồng biến, nghịch biến của một hàm số trên một khoảng dựa
vào dấu đạo hàm cấp một của nó. - ThêѴ hiện được tính đồng biến, nghịch biến của hàm số trong bảng biến thiên. - Nhận biết được tính đơn điệu của hàm số thông qua bảng biến thiên hoặc thông qua
hình ảnh hình học của đồ thị hàm số. - Nhận biết được điểm cực trị, giá trị cực trị của hàm số thông qua bảng biến thiên
hoặc thông qua hình ảnh hình học của đồ thị hàm số.
2. Về năng lực, phẩm chất – Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc
2. Về năng lực, phẩm chất
– Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc mô hình hoá những vấn đề thực tiễn liên quan đến tính đơn điệu và cực trị của hàm số.
– Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– Về mặt nội dung, bài học này giới thiệu cách xét tính đơn điệu và cực trị của hàm số dựa vào dấu của đạo hàm cấp một, dựa vào bảng biến thiên hoặc thông qua hình ảnh hình học của đồ thị hàm số.
– Chuẩn bị:
GV chuẩn bị một số tình huống trong thực tế cần vận dụng xét tính đơn điệu và tìm cực trị của hàm số để giải quyết.
HS chuẩn bị máy tính cầm tay.
III. GỢI Ý DẠY BÀI HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 6 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1, 2: Mục 1. Tính đơn điệu của hàm số;
Tiết 3, 4: Mục 2. Cực trị của hàm số;
Tiết 5, 6: Chữa bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu bài toán thực tế để kích thích nhu cầu học tập của HS.
1. TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ a) Khái niệm tính đơn điệu của hàm số HĐ1. Nhận biết tính đồng biến, nghịch biến của hàm số Ví dụ 1 Luyện tập 1 Cho HS nhận đồng biế
1. TÍNH ĐƠN ĐIỆU CỦA HÀM SỐ
a) Khái niệm tính đơn điệu của hàm số HĐ1. Nhận
biết tính đồng biến, nghịch biến của hàm số
Ví dụ 1
Luyện tập 1
Cho HS nhận đồng biến, nghịch biến của hàm số.
Rèn luyện kĩ năng xác định các khoảng khoảng nghịch hàm số. Củng cố kĩ năng xác định khoảng đồng biến, khoảng nghịch biến của hàm số.
HĐ2. Nhận
biết mối quan hệ giữa tính đơn điệu và dấu của đạo hàm
Ví dụ 2
Luyện tập 2
Cho HS nhận mối liên hệ giữa tính đơn điệu và dấu của cấp một.
Rèn luyện kĩ năng xác định các khoảng khoảng nghịch hàm số thông qua dấu của đạo hàm cấp một. Củng cố kĩ năng xác định các khoảng khoảng nghịch
biết tính, HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ1. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. GV lưu ý HS nội dung phần Chú ý.
đồng biến, biến của, HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. HD. Hàm số đồng biến trên các khoảng f;0 và 2;, f nghịch biến trên khoảng 0;2 .
biết được đạo hàm, HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ2. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. GV lưu ý HS nội dung phần Chú ý.
HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV đồng biến, theo dõi và tổng kết lại.
biến của
HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV đồng biến, nhận xét bài làm và tổng kết lại phương
biến của pháp giải.
hàm số thông qua dấu của đạo hàm cấp một., HD. Ta có: $y' = -2x + 2$. Nhận xét: $y' > 0$ với mọi $x \in (-\infty;1)$; $y' < 0$ với mọi $x \in (1;+\infty)$. Do đ
hàm số thông qua dấu của đạo hàm cấp một., HD. Ta có: $y' = -2x + 2$. Nhận xét: $y' > 0$ với mọi $x \in (-\infty;1)$; $y' < 0$ với mọi $x \in (1;+\infty)$. Do đó, hàm số nghịch biến trên khoảng $(1;+\infty)$, đồng biến trên khoảng $(-\infty;1)$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Sử dụng bảng biến thiên xét tính đơn điệu của hàm số
HD3. Xét tính đơn điệu của hàm số bằng bảng biến thiên, Cho HS làm quen với các bước xét tính đơn điệu của hàm số., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD3. GV giúp đỡ HS khi cần. GV ghi bảng hoặc trình chiếu các bước xét tính đơn điệu của hàm số.
Ví dụ 3, Ví dụ 4, Rèn luyện kĩ năng xét tính đơn điệu của hàm số., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 3, Củng cố kĩ năng xét tính đơn điệu của hàm số., HS tự làm tại lớp. HD. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$. Ta có: $y' = x^2 + 6x + 5 = 0 \Leftrightarrow x = -1$ hoặc $x = -5$. Lập bảng biến thiên của hàm số:
Từ bảng biến thiên, ta có: Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;-5)$ và $(-1;+\infty)$. Hàm số nghịch biến trên khoảng $(-5;-1)$. b) Tập xác định của hàm
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;-5)$ và $(-1;+\infty)$.
Hàm số nghịch biến trên khoảng $(-5;-1)$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {2}$.
Ta có:
$y' = \frac{(-2x+5)(x-2)-(-x^2+5x-7)}{(x-2)^2} = \frac{-x^2+4x-3}{(x-2)^2}$
$y' = 0 \Leftrightarrow x = 1$ hoặc $x = 3$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, 1, 2, 3, $+\infty$
$y'$, $-$, 0, $+$
$y$, $+\infty$, ↘, 3, ↗, $+\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có: Hàm số đồng biến trên các khoảng $(1; 2)$ và $(2; 3)$. Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-\infty; 1)$ và $(3;+\infty)$.
Vận dụng 1
Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết bài toán trong tình huống mở đầu.
HS tự làm tại lớp.
HD. a) Ta có
$v(t) = s'(t) = 3t^2 - 18t + 15; v(t) = 0 \Leftrightarrow t = 1$ hoặc $t = 5$.
b) Ta có $v(t) > 0$ khi $t \in (0; 1) \cup (5;+\infty)$, $v(t) < 0$ khi $t \in (1; 5)$.
Vậy chất điểm chuyển động sang phải trong khoảng thời gian từ 0 giây đến 1 giây hoặc trong khoảng thời gian lớn hơn 5 giây; chất điểm chuyển động sang trái trong khoảng thời gian từ 1 giây đến 5 giây.
Tổng kết
Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà.
GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 2. CỰC TRỊ CỦA HÀM SỐ a) Khái niệm cực trị của hàm số HD4. Nhận biết khái niệm cực đại, cực tiểu của hàm số
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. CỰC TRỊ CỦA HÀM SỐ
a) Khái niệm cực trị của hàm số
HD4. Nhận biết khái niệm cực đại, cực tiểu của hàm số, Cho HS nhận biết khái niệm cực đại, cực tiểu của hàm số., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HD4. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. GV giải thích các khái niệm: điểm cực đại (điểm cực tiểu) của hàm số, giá trị cực đại (giá trị cực tiểu) của hàm số, điểm cực đại (điểm cực tiểu) của đồ thị hàm số, cực trị của hàm số trong Chú ý.
Ví dụ 5, Rèn luyện kĩ năng xác định cực trị của hàm số từ đồ thị., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi, tổng kết lại kiến thức và nêu nhận xét.
Luyện tập 4, Củng cố kĩ năng xác định cực trị của hàm số từ đồ thị., HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết kiến thức. HD. Từ đồ thị hàm số, ta có: Hàm số đạt cực tiểu tại $x = 1$ và $y_{CT} = y(1) = 1$. Hàm số đạt cực đại tại $x = -1$ và $y_{CD} = y(-1) = 5$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 4 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN b) Cách tìm cực trị của hàm số HD5. Nhận biết cách tìm cực trị của hàm số, Cho HS làm quen với các bước xét
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Cách tìm cực trị của hàm số
HD5. Nhận biết cách tìm cực trị của hàm số, Cho HS làm quen với các bước xét cực trị của hàm số., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD5. GV giúp đỡ HS khi cần. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Giúp HS củng cố khái niệm điểm cực trị của hàm số., HD. $f'(x)$ không đổi dấu khi $x$ qua $x_0$, ta có bảng biến thiên:
Ví dụ 6, Ví dụ 7, Ví dụ 8, Rèn luyện kĩ năng tìm cực trị của hàm số., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 5, Củng cố kĩ năng tìm cực trị của hàm số., HS tự làm tại lớp. HD. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$. Ta có: $y' = 4x^3 - 6x = 0 \Leftrightarrow x = 0$, $x = \frac{\sqrt{6}}{2}$ hoặc $x = -\frac{\sqrt{6}}{2}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số: $x$, $-\infty$, $-\frac{\sqrt{6}}{2}$, $0$, $\frac{\sqrt{6}}{2}$, $+\infty$ $y'$, $-$, $0$, $+$, $0$ $y$, $+\infty$, $\searrow \
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-\frac{\sqrt{6}}{2}$, $0$, $\frac{\sqrt{6}}{2}$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$, $+$, $0$
$y$, $+\infty$, $\searrow \frac{-5}{4} \nearrow 1 \searrow \frac{-5}{4} \nearrow +\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = -\frac{\sqrt{6}}{2}$ và $y_{CT} = y\left(-\frac{\sqrt{6}}{2}\right) = \frac{-5}{4}$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = 0$ và $y_{CD} = y(0) = 1$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = \frac{\sqrt{6}}{2}$ và $y_{CT} = y\left(\frac{\sqrt{6}}{2}\right) = \frac{-5}{4}$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {-2}$. Ta có:
$y' = \frac{(-2x+2)(x+2)-(-x^2+2x-1)}{(x+2)^2}$
$= \frac{-x^2-4x+5}{(x+2)^2} = 0 \Leftrightarrow x = 1$ hoặc $x = -5$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-5$, $-2$, $1$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$, $+$, $\parallel$
$y$, $+\infty$, $\searrow 12 \nearrow +\infty$, $\parallel$, $0 \nearrow \searrow -\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = -5$ và $y_{CT} = y(-5) = 12$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = 1$ và $y_{CD} = y(1) = 0$.
Vận dụng 2, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế., HD. Ta có $h'(t) = 24{,}5 - 9{,}8t$; $h'(t) = 0 \Leftrightarrow t
Vận dụng 2, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế., HD. Ta có $h'(t) = 24{,}5 - 9{,}8t$; $h'(t) = 0 \Leftrightarrow t = 2{,}5$ (giây). Do $h'(t) > 0$ khi $0 \le t < 2{,}5$, $h'(t) < 0$ khi $t > 2{,}5$ nên $h(t)$ đạt giá trị lớn nhất tại $t = 2{,}5$ và $\max h(t) = h(2{,}5) = 32{,}625$ (m). Cũng có thể nhận xét $h(t)$ là hàm số bậc hai theo $t$ và có hệ số của $t^2$ là $a = -4{,}9 < 0$ nên $h(t)$ đạt giá trị lớn nhất tại $t = -\frac{b}{2a} = 2{,}5$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 5, 6. Chữa bài tập
GV lựa chọn một số bài tập ở cuối bài học tuỳ theo dụng ý sư phạm và cho HS chữa.
3. Phân loại bài tập
Nhận biết tính đơn điệu của hàm số thông qua hình ảnh hình học của đồ thị hàm số: Bài tập 1.1.
Xét tính đơn điệu của hàm số: Bài tập 1.2, 1.3, 1.4.
Vận dụng cách xét tính đơn điệu của hàm số để giải quyết bài toán thực tiễn: Bài tập 1.5.
Nhận biết khoảng đồng biến, khoảng nghịch biến và điểm cực trị của hàm số thông qua hình ảnh hình học của đồ thị hàm số đạo hàm: Bài tập 1.6.
Tìm cực trị của hàm số: Bài tập 1.7.
Ví dụ về một hàm số đạt cực trị tại điểm (thuộc tập xác định) mà tại đó đạo hàm không tồn tại: Bài tập 1.8.
Vận dụng cách tìm cực trị của hàm số để giải quyết bài toán thực tiễn: Bài tập 1.9.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI 1.1. a) Từ đồ thị hàm số suy ra: Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;0)$ và $(1;+\infty)$. Hàm số nghịch biến trên khoảng
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
1.1. a) Từ đồ thị hàm số suy ra:
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;0)$ và $(1;+\infty)$.
Hàm số nghịch biến trên khoảng $(0; 1)$.
b) Từ đồ thị hàm số suy ra:
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-2;0)$ và $(2;+\infty)$.
Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-\infty;-2)$ và $(0;2)$.
1.2. a) Ta có: $y' = x^2 - 4x + 3$.
Nhận xét: $y' > 0$ với mọi $x \in (-\infty; 1) \cup (3;+\infty)$; $y' < 0$ với mọi $x \in (1;3)$.
Do đó, hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty; 1)$ và $(3;+\infty)$; nghịch biến trên khoảng $(1;3)$.
b) Ta có: $y' = -3x^2 + 4x - 5$.
Nhận xét: $y' < 0$ với mọi $x \in \mathbb{R}$. Do đó, hàm số nghịch biến trên $\mathbb{R}$.
1.3. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {-2}$.
Ta có: $y' = \frac{2(x+2)-(2x-1)}{(x+2)^2} = \frac{5}{(x+2)^2} > 0$, $\forall x \in \mathbb{R} \setminus {-2}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-2$, $+\infty$
$y'$, $+$
$y$, $\nearrow$, $+\infty$, $-\infty$ $\nearrow$
Từ bảng biến thiên, ta có: Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;-2)$ và $(-2;+\infty)$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {3}$.
Ta có: $y' = \frac{(2x+1)(x-3)-(x^2+x+4)}{(x-3)^2} = \frac{x^2-6x-7}{(x-3)^2} = 0 \Leftrightarrow x = -1$ hoặc $x = 7$.
Lập bảng biến thiên của hàm số: $x$, $-\infty$, $-1$, $3$, $7$, $+\infty$ $y'$, $+$, $0$, $-$, $-$, $0$, $+$ $y$, $\nearrow$, $-1$, $\searrow$, $+\infty$, $\swa
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-1$, $3$, $7$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $-$, $0$, $+$
$y$, $\nearrow$, $-1$, $\searrow$, $+\infty$, $\swarrow$, $15$
$-\infty$, $-\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty;-1)$ và $(7;+\infty)$.
Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-1;3)$ và $(3;7)$.
1.4. a) Tập xác định của hàm số là $[-2;2]$.
Ta có: $y' = \frac{-2x}{2\sqrt{4-x^2}} = \frac{-x}{\sqrt{4-x^2}}$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-2$, $0$, $2$
$y'$, $+$, $0$, $-$
$y$, $0$, $\nearrow$, $2$, $\searrow$, $0$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên khoảng $(-2;0)$.
Hàm số nghịch biến trên khoảng $(0;2)$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = \frac{(x^2+1)-x \cdot 2x}{(x^2+1)^2} = \frac{-x^2+1}{(x^2+1)^2} = 0 \Leftrightarrow x = -1$ hoặc $x = 1$.
Lập bảng biến thiên của hàm số: $x$, $-\infty$, $-1$, $1$, $+\infty$ $y'$, $-$, $0$, $+$ $y$, $0$, $\searrow$, $-\frac{1}{2}$, $\nearrow$ Từ bảng biến thiên, ta
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-1$, $1$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$, $+$
$y$, $0$, $\searrow$, $-\frac{1}{2}$, $\nearrow$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đồng biến trên khoảng $(-1;1)$.
Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-\infty;-1)$ và $(1;+\infty)$.
1.5. a) Dân số của thị trấn vào các năm 2000 và 2015 lần lượt là $N(0)=2$ (nghìn người) và $N(15)=19,25$ (nghìn người).
b) Ta có $N'(t)=\frac{115}{(t+5)^2}>0$, $t \geq 0$ và $\lim _{t \rightarrow+\infty} N(t)=\lim _{t \rightarrow+\infty} \frac{25 t+10}{t+5}=25$. Vì vậy, số dân của thị trấn đó luôn tăng nhưng sẽ không vượt quá 25 nghìn người.
1.6. a) Hàm số $f(x)$ đồng biến trên các khoảng $(2 ; 4)$ và $(6 ;+\infty)$ vì khi đó $f^{\prime}(x)>0$.
b) Hàm số đạt cực tiểu tại các điểm $x=2$ và $x=6$ vì tại đó $f^{\prime}(x)$ đổi dấu từ âm sang dương.
Hàm số đạt cực đại tại điểm $x=4$ vì tại đó $f^{\prime}(x)$ đổi dấu từ dương sang âm.
1.7. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y^{\prime}=6 x^{2}-18 x+12 ; y^{\prime}=0 \Leftrightarrow x=1$ hoặc $x=2$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $1$, $2$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$
$y$, $-\infty$, $\nearrow$, $0$, $\searrow$
Từ bảng biến thiên, ta có: Hàm số đạt cực đại tại $x = 1$ và $y_{CD} = y(1) = 0$. Hàm số đạt cực tiểu tại $x = 2$ và $y_{CT} = y(2) = -1$. b) Tập xác định của h
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực đại tại $x = 1$ và $y_{CD} = y(1) = 0$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = 2$ và $y_{CT} = y(2) = -1$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = 4x^3 - 8x = 0 \Leftrightarrow x = 0$ hoặc $x = \pm\sqrt{2}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-\sqrt{2}$, $0$, $\sqrt{2}$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$, $+$, $0$, $-$, $0$, $+$
$y$, $+\infty$, ↘, $-2$, ↗, $2$, ↘, $-2$, ↗, $+\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực đại tại $x = 0$ và $y_{CD} = y(0) = 2$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = \pm\sqrt{2}$ và $y_{CT} = y(\pm\sqrt{2}) = -2$.
c) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {1}$.
Ta có: $y' = \frac{(2x-2)(x-1)-(x^2-2x+3)}{(x-1)^2} = \frac{x^2-2x-1}{(x-1)^2} = 0 \Leftrightarrow x = 1-\sqrt{2}$ hoặc $x = 1+\sqrt{2}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $1-\sqrt{2}$, $1$, $1+\sqrt{2}$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $\parallel$, $-$, $0$, $+$
$y$, $-\infty$, ↗, $-2\sqrt{2}$, ↘, $\parallel$, $+\infty$, ↘, $2\sqrt{2}$, ↗ $+\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt cực đại tại $x = 1-\sqrt{2}$ và $y_{CD} = y(1-\sqrt{2}) = -2\sqrt{2}$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = 1+\sqrt{2}$ và $y_{CT} = y(1+\sqrt{2}) = 2\sqrt{2}$.
d) Tập xác định của hàm số là $[0;2]$. Ta có: $y' = \frac{{4 - 4x}}{{2\sqrt {4x - 2{x^2}} }} = \frac{{2 - 2x}}{{\sqrt {4x - 2{x^2}} }} = 0 \Leftrightarrow x = 1
d) Tập xác định của hàm số là $[0;2]$.
Ta có: $y' = \frac{{4 - 4x}}{{2\sqrt {4x - 2{x^2}} }} = \frac{{2 - 2x}}{{\sqrt {4x - 2{x^2}} }} = 0 \Leftrightarrow x = 1.$
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $0$, $1$, $2$
$y'$, $+$, $0$, $-$
$y$, $0$, ↗, $\sqrt 2 $, ↘, $0$
Từ bảng biến thiên, ta có: Hàm số đạt cực đại tại $x = 1$ và ${y_{CD}} = y(1) = \sqrt 2 .$
1.8. a) Ta có: $\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ + }} \frac{{f(x) - f(0)}}{{x - 0}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ + }} \frac{{x - 0}}{{x - 0}} = 1;\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{f(x) - f(0)}}{{x - 0}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} \frac{{ - x - 0}}{{x - 0}} = - 1.$
Từ đó suy ra không tồn tại giới hạn $\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} \frac{{f(x) - f(0)}}{{x - 0}},$ tức là hàm số $f(x) = \left| x \right|$ không có đạo hàm tại điểm $x = 0.$
b) Rõ ràng, từ định nghĩa (hoặc từ đồ thị) ta suy ra hàm số $f(x) = \left| x \right|$ đạt cực tiểu tại điểm $x = 0.$
1.9. Ta có: $f'(t) = \frac{{25;000{e^{ - t}}}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^2}}} > 0,\forall t$ và $\mathop {\lim }\limits_{t \to + \infty } f(t) = 5;000.$
Do đó, doanh số luôn tăng nhưng sẽ không vượt quá $5;000.$
Ta có: $f''(t) = \frac{{25;000{e^{ - t}}\left( {25{e^{ - 2t}} - 1} \right)}}{{{{\left( {1 + 5{e^{ - t}}} \right)}^4}}};;f''(t) = 0 \Leftrightarrow {e^{ - 2t}} = \frac{1}{{25}} \Leftrightarrow t = \ln 5 \approx 1,6.$
Do $f''(t) > 0$ với mọi $t \in [0;\ln 5)$ và $f''(t) < 0$ với mọi $t > \ln 5$, nên $f'(t)$ đạt giá trị lớn nhất tại $t = \ln 5$ và $\mathop {\max }\limits_{t \ge 0} f'(t) = f'(\ln 5) = \frac{{5000}}{{{{\left( {1 + 1} \right)}^2}}} = 1;250.$
Vậy sau khi phát hành sản phẩm khoảng $1,6$ năm thì tốc độ bán hàng lớn nhất.
Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Nhận biết được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên mộ
Bài 2. Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một tập xác định cho trước.
Xác định được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số bằng đạo hàm trong những trường hợp đơn giản.
2. Về phẩm chất, năng lực
Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc mô hình hoá những vấn đề thực tiễn liên quan đến giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số.
Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Về mặt nội dung, bài học này giới thiệu khái niệm và cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số.
Chuẩn bị:
GV chuẩn bị một số tình huống trong thực tế liên quan đến giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số.
HS chuẩn bị máy tính cầm tay.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 3 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1: Mục 1. Định nghĩa;
Tiết 2: Mục 2. Cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn;
Tiết 3: Chữa bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV nêu bài toán thực tế để kích thích nhu cầu học tập của HS.
1. ĐỊNH NGHĨA HD1. Nhận biết khái niệm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số, Cho HS nhận biết khái niệm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số.,
1. ĐỊNH NGHĨA
HD1. Nhận biết khái niệm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số, Cho HS nhận biết khái niệm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HD1. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. GV nêu Chú ý và giải thích cho HS.
Ví dụ 1, Ví dụ 2, Rèn luyện kĩ năng tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi, tổng kết lại kiến thức và nêu nhận xét.
Ví dụ 3, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng vào giải bài toán trong tình huống mở đầu., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi, tổng kết lại kiến thức và nêu nhận xét.
Luyện tập 1, Củng cố kĩ năng tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số., HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết kiến thức. HD. a) Tập xác định của hàm số là $[0; 2]$. Ta có: $y' = \frac{2-2x}{2\sqrt{2x-x^2}} = \frac{1-x}{\sqrt{2x-x^2}}$ với $0 < x < 2$ $y' = 0 \Leftrightarrow x = 1$. Lập bảng biến thiên của hàm số trên đoạn $[0; 2]$:
$$\lim_{x \to +\infty} y = \lim_{x \to +\infty} \left( -x + \frac{1}{x-1} \right) = -\infty.$$ Lập bảng biến thiên của hàm số trên khoảng $(1;+\infty)$: $x$, 1,
$$\lim_{x \to +\infty} y = \lim_{x \to +\infty} \left( -x + \frac{1}{x-1} \right) = -\infty.$$
Lập bảng biến thiên của hàm số trên khoảng $(1;+\infty)$:
$x$, 1, $+\infty$
$y'$, $|$, $-$
$y$, $+\infty$, $\searrow -\infty$
Từ bảng biến thiên, hàm số không có giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trên khoảng $(1;+\infty)$.
Tổng kết
Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà.
GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. CÁCH TÌM GIÁ TRỊ LỚN NHẤT VÀ GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA HÀM SỐ TRÊN MỘT ĐOẠN
HĐ2. Hình thành các bước tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn, Cho HS làm quen với các bước tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HĐ2. GV giúp đỡ HS khi cần. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 4, Ví dụ 5, Rèn luyện kĩ năng tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 2, Củng cố kĩ năng tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn., HS tự làm tại lớp. HD. a) Ta có: $y' = 6x^2 - 6x + 5 > 0$ với m
Luyện tập 2, Củng cố kĩ năng tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn., HS tự làm tại lớp. HD. a) Ta có: $y' = 6x^2 - 6x + 5 > 0$ với mọi giá trị $x$. Ta có: $y(0) = 2; y(2) = 16$. Do đó: $\max_{x \in [0; 2]} y = y(2) = 16; \min_{x \in [0; 2]} y = y(0) = 2$. b) Ta có: $y' = -xe^{-x} = 0 \Leftrightarrow x = 0$. Ta có: $y(0) = 1; y(-1) = 0; y(1) = 2e^{-1}$. Do đó: $\max_{x \in [-1; 1]} y = y(0) = 1; \min_{x \in [-1; 1]} y = y(-1) = 0$.
Vận dụng, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế., HS tự làm tại lớp. HD. a) Ta cần tìm giá trị lớn nhất của $N(t)$. Ta có: $N'(t) = -3t^2 + 24t = -3t(t - 8) = 0 \Leftrightarrow t = 0; t = 8$. Ta có: $N(0) = 0; N(8) = 256; N(12) = 0$. Do đó, số người tối đa bị nhiễm bệnh là 256 người. b) Ta cần tìm $t$ để $N'(t)$ lớn nhất. Ta có: $N''(t) = -6t + 24 = -6(t - 4) = 0 \Leftrightarrow t = 4$. Ta có: $N'(0) = 0; N'(4) = 48; N'(12) = -144$. Do đó, virus lây lan nhanh nhất ở tuần thứ 4.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3. Chữa bài tập
GV lựa chọn một số bài tập ở cuối bài học tuỳ theo dụng ý sư phạm và cho HS chữa tại lớp.
3. Phân loại bài tập
– Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số: Bài tập 1.10, 1.11, 1.12.
– Vận dụng cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số để giải quyết các bài toán thực tiễn: Bài tập 1.13, 1.14, 1.15. Tuỳ tình hình thực tế của lớ
– Vận dụng cách tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số để giải quyết các bài toán thực tiễn: Bài tập 1.13, 1.14, 1.15.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
1.10. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = -2x + 4 = 0 \Leftrightarrow x = 2$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $2$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$
$y$, $-\infty$, $7$, $-\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số có giá trị lớn nhất là $7$ tại $x = 2$. Hàm số không có giá trị nhỏ nhất trên $\mathbb{R}$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = 3x^2 - 4x = 0 \Leftrightarrow x = 0$ hoặc $x = \frac{4}{3}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $0$, $\frac{4}{3}$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $0$
$y$, $-\infty$, $1$, $-\frac{5}{27}$, $+\infty$
Từ bảng biến thiên, ta có: $\min\limits_{[0;+\infty)} y = y\left(\frac{4}{3}\right) = -\frac{5}{27}$. Hàm số không có giá trị lớn nhất trên $[0;+\infty)$.
c) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}\setminus{1}$. Ta có: $y'=\frac{(2x-2)(x-1)-(x^2-2x+3)}{(x-1)^2}=\frac{x^2-2x-1}{(x-1)^2}$; $y'=0\Leftrightarrow x=1-\s
c) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}\setminus{1}$.
Ta có: $y'=\frac{(2x-2)(x-1)-(x^2-2x+3)}{(x-1)^2}=\frac{x^2-2x-1}{(x-1)^2}$; $y'=0\Leftrightarrow x=1-\sqrt{2}$ hoặc $x=1+\sqrt{2}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $1-\sqrt{2}$, $1$, $1+\sqrt{2}$, $+\infty$
$y'$, +, 0, –, –, 0, +
$y$, ↗, $-2\sqrt{2}$, ↘, $-\infty$, ↘, $2\sqrt{2}$
Từ bảng biến thiên, ta có: $\min_{(1;,+\infty)} y = y\left(1+\sqrt{2}\right)=2\sqrt{2}$. Hàm số không có giá trị lớn nhất trên $(1;+\infty)$.
d) Tập xác định của hàm số là $[0;2]$.
Ta có: $y'=\frac{4-4x}{2\sqrt{4x-2x^2}}=\frac{2-2x}{\sqrt{4x-2x^2}}$ với $0<x<2$; $y'=0\Leftrightarrow x=1$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $0$, $1$, $2$
$y'$, +, 0, –
$y$, $0$, ↗, $\sqrt{2}$, ↘, $0$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt giá trị lớn nhất là $\sqrt{2}$ tại $x=1$.
Hàm số đạt giá trị nhỏ nhất là $0$ tại $x=0$ và $x=2$.
1.11. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$. Ta có: $y' = 4x^3 - 4x$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$, $x = 1$ hoặc $x = -1$. Lập bảng biến thiên của hàm số
1.11. a) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = 4x^3 - 4x$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$, $x = 1$ hoặc $x = -1$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $-1$, $0$, $1$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$, $+$, $0$
$y$, $+\infty$, ↘, $2$, ↗, $3$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt giá trị giá trị nhỏ nhất là 2 tại $x = \pm 1$.
Hàm số không có giá trị lớn nhất trên $\mathbb{R}$.
b) Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Ta có: $y' = e^{-x} - xe^{-x}$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 1$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
$x$, $-\infty$, $1$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$
$y$, $-\infty$, ↗, $\frac{1}{e}$
Từ bảng biến thiên, ta có:
Hàm số đạt giá trị lớn nhất là $\frac{1}{e}$ tại $x = 1$.
Hàm số không có giá trị nhỏ nhất trên $\mathbb{R}$.
c) Tập xác định của hàm số là $(0; +\infty)$.
Ta có: $y' = \ln x + 1$; $y' = 0 \Leftrightarrow \ln x = -1 \Leftrightarrow x = \frac{1}{e}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số trên khoảng $(0; +\infty)$.
$x$, $0$, $\dfrac{1}{e}$, $+\infty$ $y'$, $-$, $0$ $y$, $0$, $\searrow$ $\dfrac{-1}{e}$ $\nearrow$ Từ bảng biến thiên ta được: $\underset{(0;+\infty)}{\min} y =
$x$, $0$, $\dfrac{1}{e}$, $+\infty$
$y'$, $-$, $0$
$y$, $0$, $\searrow$ $\dfrac{-1}{e}$ $\nearrow$
Từ bảng biến thiên ta được: $\underset{(0;+\infty)}{\min} y = y\left(\dfrac{1}{e}\right) = \dfrac{-1}{e}$.
Hàm số không có giá trị lớn nhất trên khoảng $(0;+\infty)$.
d) Tập xác định của hàm số là $[1;3]$.
Ta có: $y' = \dfrac{1}{2\sqrt{x-1}} - \dfrac{1}{2\sqrt{3-x}}$ với $1 < x < 3$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 2$.
Ta có: $y(1) = \sqrt{2}$; $y(2) = 2$; $y(3) = \sqrt{2}$.
Do đó: $\max_{[1;3]} y = y(2) = 2$; $\min_{[1;3]} y = y(1) = y(3) = \sqrt{2}$.
1.12. a) Ta có: $y' = 6x^2 - 6 = 6(x^2 - 1)$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 1$ hoặc $x = -1$.
Ta có: $y(-1) = 7$; $y(1) = -1$; $y(2) = 7$.
Do đó: $\max_{[-1;2]} y = y(-1) = y(2) = 7$; $\min_{[-1;2]} y = y(1) = -1$.
b) Ta có: $y' = 4x^3 - 6x = 2x(2x^2 - 3)$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$; $x = \sqrt{\dfrac{3}{2}}$ (vì $x \in [0; 3]$).
Ta có: $y(0) = 2$; $y\left(\sqrt{\dfrac{3}{2}}\right) = -\dfrac{1}{4}$; $y(3) = 56$.
Do đó: $\max_{[0;3]} y = y(3) = 56$; $\min_{[0;3]} y = y\left(\sqrt{\dfrac{3}{2}}\right) = -\dfrac{1}{4}$.
c) Ta có: $y' = 1 - 2\cos 2x$; $y' = 0 \Leftrightarrow \cos 2x = \dfrac{1}{2} \Leftrightarrow 2x = \dfrac{\pi}{3}$ hoặc $2x = \dfrac{5\pi}{3} \Leftrightarrow x = \dfrac{\pi}{6}$ hoặc $x = \dfrac{5\pi}{6}$ (vì $x \in [0; \pi]$).
Ta có: $y(0) = 0; y(\pi) = \pi; y\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\pi}{6} - \frac{\sqrt{3}}{2}; y\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{5\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}
Ta có: $y(0) = 0; y(\pi) = \pi; y\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\pi}{6} - \frac{\sqrt{3}}{2}; y\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{5\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}}{2}$.
Do đó: $\max\limits_{[0;\pi]} y = y\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{5\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}}{2}; \min\limits_{[0;\pi]} y = y\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\pi}{6} - \frac{\sqrt{3}}{2}$.
d) Ta có: $y' = (2x - 1)e^x + (x^2 - x)e^x; y' = 0 \Leftrightarrow e^x(x^2 + x - 1) = 0 \Leftrightarrow x = \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}$
(do $x \in [0; 1]$).
Ta có: $y(0) = 0; y\left(\frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right) \approx -0,44; y(1) = 0$.
Do đó: $\max\limits_{[0;1]} y = y(0) = y(1) = 0; \min\limits_{[0;1]} y = y\left(\frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right) \approx -0,44$.
1.13. Gọi $x$ (cm) là chiều dài của hình chữ nhật. Điều kiện: $0 < x < 12$.
Chiều rộng của hình chữ nhật là: $12 - x$ (cm).
Diện tích của hình chữ nhật là: $x(12 - x)$ (cm²).
Đặt $f(x) = x(12 - x) = -x^2 + 12x$, $0 < x < 12$.
Ta cần tìm $x$ sao cho $f(x)$ đạt giá trị lớn nhất. Ta có: $f'(x) = -2x + 12 = 0 \Leftrightarrow x = 6$.
Lập bảng biến thiên của hàm số $f(x)$ trên khoảng $(0; 12)$, ta được $\max\limits_{(0;12)} f(x) = f(6) = 36$.
Do đó, diện tích của hình chữ nhật lớn nhất khi chiều dài của hình chữ nhật là 6 cm, tức là hình chữ nhật trở thành hình vuông có độ dài cạnh 6 cm.
Vậy hình vuông có độ dài cạnh 6 cm là hình chữ nhật có diện tích lớn nhất.
1.14. Diện tích bề mặt của chiếc hộp là $4xh + x^2 = 108$, khi đó $h = \frac{108 - x^2}{4x}, 0 < x < \sqrt{108}$.
Thể tích của chiếc hộp là $V = x^2h = \frac{1}{4}x(108 - x^2) = -\frac{1}{4}x^3 + 27x$.
Ta có $V' = -\frac{3}{4}x^2 + 27 = 0 \Leftrightarrow x = 6$. $x$, $0$, $6$, $\sqrt{108}$ $V'$, $+$, $0$ $V$, $0$, $V(6)$ Vậy với $x = 6$ cm, $h = 3$ cm thì thể
Ta có $V' = -\frac{3}{4}x^2 + 27 = 0 \Leftrightarrow x = 6$.
$x$, $0$, $6$, $\sqrt{108}$
$V'$, $+$, $0$
$V$, $0$, $V(6)$
Vậy với $x = 6$ cm, $h = 3$ cm thì thể tích của chiếc hộp là lớn nhất.
1.15.
Gọi $R$ (cm) là bán kính đáy của chiếc bình hình trụ. Điều kiện: $R > 0$.
Do thể tích của chiếc bình là $1,000$ cm³ nên ta có chiều cao của bình là $\frac{1,000}{\pi R^2}$ cm.
Tổng diện tích mặt trên và mặt dưới của bình là: $2\pi R^2$ (cm²).
Diện tích mặt bên của bình là: $2\pi R \cdot \frac{1,000}{\pi R^2} = \frac{2,000}{R}$ (cm²).
Do đó, tổng chi phí vật liệu để sản xuất một chiếc bình là:
$$M = 2\pi R^2 \cdot 1{,}2 + \frac{2,000}{R} \cdot 0{,}75 = 2{,}4\pi R^2 + \frac{1,500}{R} \text{ (nghìn đồng)}.$$
Ta cần tìm $R$ để $M$ nhỏ nhất.
Ta có: $M' = 4{,}8\pi R - \frac{1,500}{R^2}$; $M' = 0 \Leftrightarrow 4{,}8\pi R^3 = 1,500 \Leftrightarrow R = \sqrt[3]{\frac{1,500}{4{,}8\pi}}$.
Lập bảng biến thiên của hàm số:
Bài 3. Đường tiệm cận của đồ thị hàm số I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Nhận biết hình ảnh hình học của đường tiệm cận ngang, đường tiệm cận đứng, đường ti
Bài 3. Đường tiệm cận của đồ thị hàm số
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết hình ảnh hình học của đường tiệm cận ngang, đường tiệm cận đứng, đường tiệm cận xiên của đồ thị hàm số.
2. Về phẩm chất, năng lực
– Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua các bài toán thực tiễn liên quan đến tiệm cận của đồ thị hàm số.
– Bồi dưỡng năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán thông qua việc xác định các đường tiệm cận của đồ thị hàm số.
– Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– Về mặt nội dung, so với SGK Toán 12 cũ bộ Cơ bản, ở đây có thêm nội dung đường tiệm cận xiên. Điều này là do việc khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm phân thức $y = \frac{ax^2 + bx + c}{dx + e}$ là một yêu cầu cần đạt trong Chương trình môn Toán năm 2018.
– Đường tiệm cận của đồ thị hàm số là hình ảnh hình học của giới hạn tại vô cực/giới hạn vô cực của hàm số. Nội dung giới hạn của hàm số đã được học ở Chương tr
– Đường tiệm cận của đồ thị hàm số là hình ảnh hình học của giới hạn tại vô cực/giới hạn vô cực của hàm số. Nội dung giới hạn của hàm số đã được học ở Chương trình môn Toán lớp 11, nội dung đường tiệm cận của đồ thị hàm số sẽ được sử dụng trong việc khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số ở bài sau.
– GV có thể sử dụng phần mềm Toán như GeoGebra để vẽ đường tiệm cận của đồ thị hàm số. Nếu có điều kiện, GV có thể chuẩn bị trước bản in hoặc bản mềm để trình chiếu các hình vẽ trong bài để giúp HS dễ hình dung được hình ảnh hình học của các đường tiệm cận.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 4 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1: Mục 1: Đường tiệm cận ngang;
Tiết 2: Mục 2: Đường tiệm cận đứng;
Tiết 3: Mục 3: Đường tiệm cận xiên;
Tiết 4: Chữa bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., Đây là bài toán về khối lượng còn lại của một chất phóng xạ sau một khoảng thời gian phân rã.
1. ĐƯỜNG TIỆM CẬN NGANG
HĐ1. Nhận biết đường tiệm cận ngang, Giúp HS hình thành khái niệm đường tiệm cận ngang của đồ thị hàm số., HS thực hiện các yêu cầu trong HĐ1. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. Lưu ý HS đường tiệm cận ngang là hình ảnh hình học của giới hạn tại vô cực.
Ví dụ 1, Thực hành tìm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số., GV nhắc lại cách tính giới hạn tại vô cực của hàm số phân thức hữu tỉ. HS làm việc dưới sự hướng dẫn c
Ví dụ 1, Thực hành tìm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số., GV nhắc lại cách tính giới hạn tại vô cực của hàm số phân thức hữu tỉ. HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Ví dụ 2, Thực hành tìm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số trong trường hợp $\lim_{x \to +\infty} f(x) \neq \lim_{x \to -\infty} f(x)$., GV lưu ý cách đưa một đại lượng vào bên trong căn bậc hai. Từ đó tính hai giới hạn $\lim_{x \to +\infty} f(x)$ và $\lim_{x \to -\infty} f(x)$. Nhấn mạnh trong trường hợp hai giới hạn này khác nhau, đồ thị hàm số có hai tiệm cận ngang.
Luyện tập 1, Củng cố kĩ năng tìm tiệm cận ngang của đồ thị hàm số., HS tự làm tại lớp. GV lưu ý HS thực hiện tương tự như Ví dụ 1. HD. Ta có: $\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to -\infty} f(x) = 2$. Vậy đồ thị hàm số $f(x)$ có tiệm cận ngang là $y = 2$.
Vận dụng 1, Giải bài toán trong tình huống mở đầu., HS tự làm tại lớp. HD. Ta có $\lim_{t \to +\infty} m(t) = \lim_{t \to +\infty} 15e^{-0{,}012t} = 0$. Đồ thị của hàm khối lượng $m(t)$ "tiệm cận" đến đường thẳng $y = 0$, tức là khối lượng của chất phóng xạ giảm dần về 0 khi thời gian tăng lên vô cùng.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. ĐƯỜNG TIỆM CẬN ĐỨNG
HĐ2. Nhận biết đường tiệm cận đứng, Giúp HS hình thành khái niệm đường tiệm cận đứng của đồ thị hàm số., HS thực hiện các yêu cầu trong HĐ2. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. Lưu ý HS đường tiệm cận đứng là hình ảnh hình học của giới hạn vô cực.
Ví dụ 3, Thực hành tìm tiệm cận đứng của đồ thị hàm số., Lưu ý HS về quy tắc tính giới hạn vô cực của thương hai hàm số (HS đã học ở lớp 11) ở đó quan tâm đến g
Ví dụ 3, Thực hành tìm tiệm cận đứng của đồ thị hàm số., Lưu ý HS về quy tắc tính giới hạn vô cực của thương hai hàm số (HS đã học ở lớp 11) ở đó quan tâm đến giới hạn của tử thức và dấu của mẫu thức.
Ví dụ 4, Thực hành tìm tiệm cận đứng của đồ thị hàm số phân thức bậc hai trên bậc nhất., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 2, Củng cố kĩ năng tìm tiệm cận ngang và tiệm cận đứng của đồ thị hàm số., HS tự làm tại lớp. HD. Để tìm tiệm cận ngang, ta tính: $\lim_{x \to +\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} \frac{2 + \frac{1}{x}}{1 - \frac{4}{x}} = 2$. Vậy $y = 2$ là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số $f(x)$. Xét giới hạn của $f(x)$ tại điểm $x = 4$, ta có: $\lim_{x \to 4^+} f(x) = +\infty$. Vậy đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng $x = 4$.
Vận dụng 2, Giải bài toán thực tế, tìm hiểu ý nghĩa của tiệm cận đứng trong một tình huống cụ thể., HS tự làm tại lớp. HD. Do $\lim_{p \to 100^-} C(p) = \lim_{p \to 100^-} \frac{45p}{100 - p} = +\infty$ nên $p = 100$ là đường tiệm cận đứng của đồ thị hàm số $C(p)$. Đường tiệm cận đứng cho ta biết rằng không thể loại bỏ 100% tảo độc ra khỏi hồ nước.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 3. ĐƯỜNG TIỆM CẬN XIÊN HD3. Nhận biết đường tiệm cận xiên, Giúp HS hình thành khái niệm đường tiệm cận xiên
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
3. ĐƯỜNG TIỆM CẬN XIÊN
HD3. Nhận biết đường tiệm cận xiên, Giúp HS hình thành khái niệm đường tiệm cận xiên của đồ thị hàm số., HS thực hiện các yêu cầu trong HD3. GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. Lưu ý HS đường tiệm cận xiên là hình ảnh hình học của giới hạn tại vô cực của hiệu hai hàm số.
Ví dụ 5, Thực hành tìm tiệm cận xiên của đồ thị hàm số. Chú ý về cách tìm tiệm cận xiên trong trường hợp tổng quát., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. Sau Ví dụ 5, GV lưu ý HS về quy tắc tổng quát để tìm tiệm cận xiên của đồ thị hàm số. Ta phải tính hai giới hạn: $a = \lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x}$ (hoặc $a = \lim_{x \to -\infty} \frac{f(x)}{x}$); $b = \lim_{x \to +\infty} [f(x) - ax]$ (hoặc $b = \lim_{x \to -\infty} [f(x) - ax]$).
Ví dụ 6, Thực hành tìm tiệm cận xiên của đồ thị hàm số theo cách đã chỉ dẫn sau Ví dụ 5., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. Lưu ý HS có thể không cần tính đồng thời các giới hạn tại $+\infty$ và $-\infty$ (vì đối với hàm phân thức, hai giới hạn này luôn bằng nhau). Với hàm số dạng phân thức bậc hai trên bậc nhất, ta có thể dùng cách chia đa thức để tìm tiệm cận xiên của đồ thị.
Luyện tập 3, Củng cố kĩ năng tìm tiệm cận đứng và tiệm cận xiên của đồ thị hàm số., HS tự làm tại lớp. HD. Cách 1: Tính $a = \lim_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = \lim_{x \to +\infty} \frac{x^2 - 4x + 2}{x - x^2} = -1,$ $b = \lim_{x \to +\infty} [f(x) + x] = \lim_{x \to +\infty} \frac{-3x + 2}{1 - x} = 3.$ Vậy $y = -x + 3$ là tiệm cận xiên của đồ thị hàm số.
| | | Cách 2: Chia đa thức $f(x) = -x + 3 - \frac{1}{1-x}$. Khi đó $\lim_{x \to +\infty}[f(x) - (-x+3)] = 0$. Vậy $y = -x+3$ là tiệm cận xiên của đồ thị hàm số.
| | | Cách 2: Chia đa thức
$f(x) = -x + 3 - \frac{1}{1-x}$.
Khi đó $\lim_{x \to +\infty}[f(x) - (-x+3)] = 0$.
Vậy $y = -x+3$ là tiệm cận xiên của đồ thị hàm số.
Chữa bài tập
Tổng kết
Tiết 4. Chữa bài tập
3. Phân loại bài tập
– Củng cố khái niệm đường tiệm cận của đồ thị hàm số: Bài tập 1.16, 1.17.
– Tìm tiệm cận của đồ thị hàm số: Bài tập 1.18.
– Vận dụng giải bài toán thực tế: Bài tập 1.19, 1.20.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
1.16. Căn cứ vào đồ thị, ta thấy:
a) $\lim_{x \to -\infty} f(x) = \lim_{x \to +\infty} f(x) = 2$, $\lim_{x \to 1^-} f(x) = -\infty$, $\lim_{x \to -1^+} f(x) = -\infty$.
b) Đường thẳng $y = 2$ là tiệm cận ngang, các đường thẳng $x = -1, x = 1$ là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số.
1.17. Đường thẳng $x = 1$ không phải là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số $f(x)$ vì $\lim_{x \to 1} f(x) = \lim_{x \to 1}(x+3) = 4$.
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng – Mô tả sơ đồ tổng quát để khảo sát hàm số (tìm tập xác định, xét chi
Bài 4. Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
– Mô tả sơ đồ tổng quát để khảo sát hàm số (tìm tập xác định, xét chiều biến thiên, tìm cực trị, tìm tiệm cận, lập bảng biến thiên, vẽ đồ thị).
– Khảo sát tập xác định, chiều biến thiên, cực trị, tiệm cận, bảng biến thiên và vẽ đồ thị của các hàm số: hàm bậc ba, hàm phân thức hữu tỉ đơn giản.
– Nhận biết tính đối xứng (tâm đối xứng, trục đối xứng) của đồ thị các hàm số trên.
2. Về năng lực, phẩm chất Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề toán học và mô hình hoá toán học thông qua các bài toán thực tiễn liên quan đến khảo sát và vẽ đồ
2. Về năng lực, phẩm chất
Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề toán học và mô hình hoá toán học thông qua
các bài toán thực tiễn liên quan đến khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số. - Bồi dưỡng năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán thông qua việc lập bảng
biến thiên, vẽ đồ thị và các đường tiệm cận của đồ thị hàm số. - Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng
tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Về mặt nội dung, so với SGK Toán 12 cũ bộ Cơ bản, ở đây không có nội dung khảo
sát và vẽ đồ thị của hàm bậc bốn trùng phương, tuy vậy có thêm nội dung khảo sát
và vẽ đồ thị hàm số phân thức bậc hai trên bậc nhất. - Nội dung bài học này liên quan chặt chẽ với những kiến thức về tính đơn điệu và
cực trị của hàm số trong các bài học trước, đồng thời kế thừa những kiến thức về đường tiệm cận của đồ thị hàm số. - Một số bài tập vận dụng liên quan đến Hoá học, tuy nhiên không đòi hỏi HS phải có
kiến thức Hoá học trong chương trình THPT. - GV có thể sử dụng phần mềm Toán như GeoGebra để vẽ đồ thị của hàm số và các
yếu tố liên quan.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng:
Gợi ý phân phối thời gian dạy học 5 tiết. Cụ thể như sau: + Tiết 1: Mục 1: Sơ đồ khảo sát hàm số; + Tiết 2: Mục 2: Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số đa thức bậc ba;
0); ax b
Tiết 3: Mục 3.a: Hàm số phân thức y (c z 0, ad bc z
cx d ax 2 bx c + Tiết 4: Mục 3.b: Hàm số phân thức y (a z 0, 0, đa thức tử không
px q chia hết cho đa thức mẫu); + Tiết 5: Chữa bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học Tiết 1 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bà
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV nêu bài toán thực tế về chi phí sản xuất để kích thích nhu cầu học tập của HS.
1. SƠ ĐỒ KHẢO SÁT HÀM SỐ
HĐ1. Làm quen với việc khảo sát và vẽ đồ thị hàm số, Giúp HS hình thành sơ đồ khảo sát hàm số nói chung., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu, dựa vào kiến thức đã biết về khoảng đơn điệu, cực trị và bảng biến thiên của hàm số.
Lập sơ đồ khảo sát hàm số, Trình bày các bước khảo sát và vẽ đồ thị của một hàm số., GV ghi lên bảng hoặc trình chiếu sơ đồ khảo sát và vẽ đồ thị của một hàm số nói chung. Ngoài ra, thông qua ví dụ trong HĐ1, GV lưu ý việc tìm các điểm đặc biệt của đồ thị bao gồm giao điểm của đồ thị với các trục toạ độ, nhận xét về tính đối xứng của đồ thị.
Luyện tập, GV có thể cho HS luyện tập khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của một số hàm số bậc hai $y = ax^2 + bx + c$ (cả hai trường hợp $a > 0$ và $a < 0$).
Tổng kết, Dành cho dự phòng. GV tổng kết các nội dung đã học., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ HÀM SỐ ĐA THỨC BẬC BA
Ví dụ 1, Thực hành khảo sát hàm số đa thức bậc ba trong trường hợp hàm số có cực trị., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV lưu ý HS về tâm đối xứng của đồ thị hàm bậc ba.
Ví dụ 2, Thực hành khảo sát hàm số đa thức bậc ba trong trường hợp hàm số không có cực trị., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 1 Củng cố kĩ năng khảo sát hàm số đa thức bậc ba. HS tự làm tại lớp. HD. Tập xác định của hàm số: $\mathbb{R}$. Sự biến thiên: Ta có: $y' = -6x^2 + 6x
Luyện tập 1
Củng cố kĩ năng khảo sát hàm số đa thức bậc ba.
HS tự làm tại lớp.
HD.
Tập xác định của hàm số: $\mathbb{R}$.
Sự biến thiên:
Ta có: $y' = -6x^2 + 6x - 5$. Vậy $y' < 0$ với mọi $x \in \mathbb{R}$.
Hàm số nghịch biến trên khoảng $(-\infty; +\infty)$.
Hàm số không có cực trị.
Giới hạn tại vô cực: $\lim_{x \to +\infty} y = -\infty$, $\lim_{x \to -\infty} y = +\infty$.
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $+\infty$
$y'$, $-$
$y$, $+\infty$, ↘, $-\infty$
Đồ thị: Đồ thị của hàm số đi qua gốc toạ độ và có tâm đối xứng là điểm $\left(\frac{1}{2}; -2\right)$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng. GV tổng kết các nội dung đã học., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. Tiết 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆ
Tổng kết, Dành cho dự phòng. GV tổng kết các nội dung đã học., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
3. KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ HÀM SỐ PHÂN THỨC HỮU TỈ
a) Hàm số phân thức $y = \frac{ax + b}{cx + d}$ $(c \neq 0, ad - bc \neq 0)$
Ví dụ 3, Thực hành khảo sát hàm số phân thức hữu tỉ bậc nhất trên bậc nhất., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV yêu cầu HS nhắc lại cách tìm hai đường tiệm cận của đồ thị hàm số, lưu ý hàm số bậc nhất trên bậc nhất không có cực trị.
Chú ý, HS nhận biết tâm đối xứng của đồ thị hàm số phân thức hữu tỉ bậc nhất trên bậc nhất chính là giao điểm của hai đường tiệm cận. Ngoài ra, HS nhận biết hai đường phân giác của các góc tạo bởi hai đường tiệm cận của đồ thị là các trục đối xứng., GV ghi bảng hoặc trình chiếu.
Luyện tập 2, Giải bài toán ở tình huống mở đầu. Củng cố kĩ năng khảo sát hàm số phân thức hữu tỉ bậc nhất trên bậc nhất., HS tự làm tại lớp. HD. Ta có $f(x) = \frac{2x + 45}{x} = 2 + \frac{45}{x}, x \geq 1$. Khi đó $f'(x) = -\frac{45}{x^2} < 0$ với mọi $x \geq 1$. Vậy hàm số nghịch biến trên $[1;+\infty)$, chứng tỏ chi phí trung bình giảm theo $x$. Hơn nữa, ta thấy $f(x) > 2$ với mọi $x \geq 1$ và $\lim_{x \to +\infty} f(x) = 2$. Từ đó, ta nhận thấy chi phí
trung bình giảm nhưng luôn lớn hơn 2 triệu đồng/sản phẩm. Ngoài ra, khi $x$ càng lớn thì chi phí trung bình càng gần với 2 triệu đồng. Vận dụng, Mô hình hoá một
trung bình giảm nhưng luôn lớn hơn 2 triệu đồng/sản phẩm. Ngoài ra, khi $x$ càng lớn thì chi phí trung bình càng gần với 2 triệu đồng.
Vận dụng, Mô hình hoá một bài toán thực tế dưới dạng một hàm số phân thức hữu tỉ bậc nhất trên bậc nhất và khảo sát hàm số này., HS tự làm tại lớp. HD. a) Nồng độ chất khử trùng sau $t$ phút là $\frac{{20t}}{{200 + 40t}}$ (gam/lít). b) Ta có $f(t) = \frac{t}{{10 + 2t}},;t \ge 0$. Tập xác định: $[0; + \infty )$. Sự biến thiên: + ${f}'(t) = \frac{{10}}{{{{(10 + 2t)}^2}}} > 0$ với mọi $t \ge 0$. + Hàm số đồng biến trên khoảng $[0; + \infty )$. + Đường thẳng $y = \frac{1}{2}$ là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số. + Bảng biến thiên: $t$, 0, $+∞$ $f'(t)$, + $f(t)$, $\frac{1}{2}$ 0 + Đồ thị:
c) Do $f(t)$ là hàm tăng nên nồng độ chất khử trùng tăng theo thời gian. Tuy nhiên, do $\lim\limits_{t \to +\infty} f(t) = 0{,}5$ nên nồng độ này không vượt ngư
c) Do $f(t)$ là hàm tăng nên nồng độ chất khử trùng tăng theo thời gian. Tuy nhiên, do $\lim\limits_{t \to +\infty} f(t) = 0{,}5$ nên nồng độ này không vượt ngưỡng $0{,}5$ gam/lít.
Tổng kết, Dành cho dự phòng. GV tổng kết các nội dung đã học., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Hàm số phân thức $y = \dfrac{ax^2 + bx + c}{px + q}$ ($a \neq 0, p \neq 0$, đa thức tử không chia hết cho đa thức mẫu)
Ví dụ 4, Thực hành khảo sát hàm số phân thức hữu tỉ bậc hai trên bậc nhất trong trường hợp hàm số có cực trị., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV yêu cầu HS nhắc lại cách tìm tiệm cận đứng và tiệm cận xiên của đồ thị hàm số.
Ví dụ 5, Thực hành khảo sát hàm số phân thức hữu tỉ bậc hai trên bậc nhất trong trường hợp hàm số không có cực trị., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV yêu cầu HS nhận xét về tâm đối xứng và trục đối xứng của đồ thị hàm số.
Chú ý, HS nhận biết được đồ thị của hàm phân thức hữu tỉ bậc hai trên bậc nhất có tâm đối xứng là giao điểm của hai đường tiệm cận. Hơn nữa, đồ thị này nhận hai đường phân giác của các góc tạo bởi hai đường tiệm cận của nó làm các trục đối xứng., GV ghi bảng hoặc trình chiếu.
Luyện tập 3, Củng cố kĩ năng khảo sát hàm số phân thức hữu tỉ bậc hai trên bậc nhất., HS tự làm tại lớp. HD. 1) Tập xác định: $\mathbb{R} \setminus {2}$.
Sự biến thiên: Ta có $y = -x + 1 + \frac{1}{x-2}$. $y' = -1 - \frac{1}{(x-2)^2} < 0$ với mọi $x \neq 2$. Hàm số nghịch biến trên từng khoảng $(-\infty; 2)$ và $
Sự biến thiên: Ta có $y = -x + 1 + \frac{1}{x-2}$.
$y' = -1 - \frac{1}{(x-2)^2} < 0$ với mọi $x \neq 2$.
Hàm số nghịch biến trên từng khoảng $(-\infty; 2)$ và $(2; +\infty)$.
Hàm số không có cực trị.
Tiệm cận: $y = -x + 1$ là tiệm cận xiên, $x = 2$ là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số.
Bảng biến thiên:
x, $-\infty$, 2, $+\infty$
y', $-$, $|$, $-$
y, $+\infty$ $\searrow$ $-\infty$, $|$, $+\infty$ $\searrow$ $-\infty$
Đồ thị: Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $\left(0; \frac{1}{2}\right)$, cắt trục hoành tại các điểm $\left(\frac{3-\sqrt{5}}{2}; 0\right)$ và $\left(\frac{3+\sqrt{5}}{2}; 0\right)$. Đồ thị có tâm đối xứng là điểm $(2; -1)$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. Tiết 5. Chữa bài tập 3.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 5. Chữa bài tập
3. Phân loại bài tập
– Khảo sát và vẽ đồ thị hàm số: Bài tập 1.21, 1.22, 1.23.
– Vận dụng giải bài toán thực tế: Bài tập 1.24, 1.25.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
1.21. a) Ta có: $y' = -3x^2 + 3$, $y' = 0$ khi $x = \pm 1$.
Hàm số đồng biến trên khoảng $(-1;1)$ và nghịch biến trên từng khoảng $(-\infty;-1)$ và $(1;+\infty)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = 1$ với $y_{CD} = 3$, đạt cực tiểu tại $x = -1$ với $y_{CT} = -1$.
Giới hạn tại vô cực: $\lim_{x \to -\infty} y = +\infty$, $\lim_{x \to +\infty} y = -\infty$.
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $-1$, $1$, $+\infty$
$y'$, $-$ $0$ $+$, $0$ $-$
$y$, $+\infty$, $\searrow$ $-1$ $\nearrow$ $3$ $\searrow$, $-\infty$
(Lưu ý: Bảng trên mô phỏng dạng text đơn giản nhất cho bảng biến thiên trong ảnh)
Đồ thị: Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;1)$, điểm này đồng thời là tâm đối xứng của đồ thị.
b) Ta có: $y' = 3x^2 + 6x - 1$. Do đó $y' = 0$ khi $x = x_1 = -1 - \frac{2}{\sqrt{3}}$ hoặc $x = x_2 = -1 + \frac{2}{\sqrt{3}}$. Hàm số đồng biến trên từng khoả
b) Ta có: $y' = 3x^2 + 6x - 1$. Do đó $y' = 0$ khi $x = x_1 = -1 - \frac{2}{\sqrt{3}}$ hoặc $x = x_2 = -1 + \frac{2}{\sqrt{3}}$.
Hàm số đồng biến trên từng khoảng $(-\infty; x_1)$ và $(x_2; +\infty)$.
Hàm số nghịch biến trong khoảng $(x_1; x_2)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = x_1$ với $y_{CD} = f(x_1)$, đạt cực tiểu tại $x = x_2$ với $y_{CT} = f(x_2)$.
Giới hạn tại vô cực: $\lim_{x \to -\infty} f(x) = -\infty$, $\lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty$.
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $-1 - \frac{2}{\sqrt{3}}$, $-1 + \frac{2}{\sqrt{3}}$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$
$y$, $\nearrow y_{CD}$
Đồ thị: Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;-1)$, có tâm đối xứng là điểm $(-1;2)$. 1.22. a) Ta có: $y' = \frac{1}{{(x + 1)^2}} > 0$ với mọi $x \ne -1$. Hà
Đồ thị: Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;-1)$, có tâm đối xứng là điểm $(-1;2)$.
1.22. a) Ta có: $y' = \frac{1}{{(x + 1)^2}} > 0$ với mọi $x \ne -1$.
Hàm số đồng biến trên từng khoảng $(-\infty;-1)$ và $(-1;+\infty)$.
Hàm số không có cực trị.
Đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng $x = -1$, tiệm cận ngang là đường thẳng $y = 2$.
Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;1)$, cắt trục hoành tại điểm $\left( { - \frac{1}{2};0} \right)$. Điểm $(-1;2)$ là tâm đối xứng của đồ thị.
b) Ta có: $y' = \frac{4}{{(1 - x)^2}} > 0$ với mọi $x \ne 1$.
Hàm số đồng biến trên từng khoảng $(-\infty;1)$ và $(1;+\infty)$.
Hàm số không có cực trị.
Đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng $x = 1$, tiệm cận ngang là đường thẳng $y = -1$.
Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;3)$, cắt trục hoành tại điểm $(-3;0)$. Điểm $(1;-1)$ là tâm đối xứng của đồ thị. 1.23. a) Viết $y = 2x + 1 + \frac{5}{x
Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;3)$, cắt trục hoành tại điểm $(-3;0)$. Điểm $(1;-1)$ là tâm đối xứng của đồ thị.
1.23. a) Viết $y = 2x + 1 + \frac{5}{x-1}$, ta có $y' = 2 - \frac{5}{(x-1)^2}$, $y' = 0$ khi $x = 1 \pm \frac{\sqrt{10}}{2}$.
Hàm số đồng biến trên từng khoảng $\left(-\infty; 1 - \frac{\sqrt{10}}{2}\right)$ và $\left(1 + \frac{\sqrt{10}}{2}; +\infty\right)$;
nghịch biến trên từng khoảng $\left(1 - \frac{\sqrt{10}}{2}; 1\right)$ và $\left(1; 1 + \frac{\sqrt{10}}{2}\right)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = x_1 = 1 - \frac{\sqrt{10}}{2}$, đạt cực tiểu tại $x = x_2 = 1 + \frac{\sqrt{10}}{2}$.
Đồ thị hàm số có tiệm cận xiên là đường thẳng $y = 2x + 1$, tiệm cận đứng là đường thẳng $x = 1$.
Bảng biến thiên:
$-\infty$, $1 - \frac{\sqrt{10}}{2}$, $1$, $1 + \frac{\sqrt{10}}{2}$, $+\infty$
$x$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $-$, $0$
$y$, $-\infty$, ↗, $y_{CD}$, ↘, $-\infty$, $+\infty$, ↘
b) Viết $y = x - 1 + \frac{4}{x+3}$. Khi đó $y' = 1 - \frac{4}{(x+3)^2}$, $y' = 0$ khi $x = -1$ hoặc $x = -5$.
Hàm số đồng biến trên từng khoảng $(-\infty; -5)$ và $(-1; +\infty)$, nghịch biến trên từng khoảng $(-5; -3)$ và $(-3; -1)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = -5$, đạt cực tiểu tại $x = -1$.
Đường thẳng $y = x - 1$ là tiệm cận xiên, đường thẳng $x = -3$ là tiệm cận đứng của đồ thị hàm số.
Bảng biến thiên: $x$, $-\infty$, $-5$, $-3$, $-1$, $+\infty$ $y'$, $+$, $0$, $-$, $\parallel$ $y$, $\nearrow -8$ $\searrow$, $-\infty$, $\parallel$ 1.24. a) Ta
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $-5$, $-3$, $-1$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $\parallel$
$y$, $\nearrow -8$ $\searrow$, $-\infty$, $\parallel$
1.24. a) Ta có $C(x)=\frac{3,000+8x}{30+x}$, $x\geq 0$.
b) Khảo sát hàm số $C(x)$ với $x\geq 0$. Ta có $C'(x)=-\frac{2,760}{{(x+30)}^{2}}<0$ với mọi $x\geq 0$.
Hàm số nghịch biến trên khoảng $(0;+\infty)$.
Giới hạn tại vô cực: $\lim_{x\to +\infty }C(x)=8$.
c) Từ đó, ta thấy nồng độ KOH giảm theo $x$ nhưng luôn lớn hơn $8$ mg/ml.
1.25. Ta có $R(x)=\frac{8x}{8+x}$, $x>0$. Đồ thị của hàm số $R(x)$ như sau:
a) Căn cứ vào đồ thị, ta thấy điện trở tương đương của mạch tăng khi $x$ tăng.
b) Do $R(x)$ là hàm tăng và $\lim_{x\to +\infty }R(x)=8$ nên điện trở tương đương của mạch không bao giờ vượt quá $8\ \Omega $.
Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Vận dụng đạo hàm và khảo sát hàm số để giải quy
Bài 5. Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Vận dụng đạo hàm và khảo sát hàm số để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn như tính tốc độ tức thời của một đại lượng, giải một số bài toán tối ưu hoá đơn giản trong thực tế.
2. Về năng lực, phẩm chất
– Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc mô hình hoá những vấn đề thực tiễn liên quan đến đạo hàm và khảo sát hàm số.
– Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– Về mặt nội dung, bài học này giới thiệu những bài toán thực tiễn như tính tốc độ tức thời của một đại lượng, giải bài toán tối ưu hoá trong thực tế.
– Chuẩn bị:
GV: chuẩn bị một số tình huống trong thực tế liên quan đến tính tốc độ tức thời của một đại lượng, giải bài toán tối ưu hoá trong thực tế.
HS: chuẩn bị máy tính cầm tay.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 4 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1, 2: Mục 1. Tốc độ thay đổi của một đại lượng;
Tiết 3, 4: Mục 2. Một vài bài toán tối ưu hoá đơn giản.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học Tiết 1, 2 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1, 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV nêu bài toán thực tế để kích thích nhu cầu học tập.
1. TỐC ĐỘ THAY ĐỔI CỦA MỘT ĐẠI LƯỢNG
Đoạn mở đầu mục, Giới thiệu hàm số thể hiện tốc độ thay đổi tức thời của của $y$ đối với $x$., – GV giới thiệu cho HS tốc độ thay đổi tức thời của đại lượng $y = f(x)$ đối với đại lượng $x$ tại thời điểm $x = a$. – GV giới thiệu ý nghĩa thực tế của tốc độ thay đổi tức thời trong một số trường hợp thường gặp của đại lượng $y$: hàm vị trí, nồng độ của một chất tham gia phản ứng hoá học tại thời điểm $t$, số lượng cá thể trong một quần thể động vật hoặc thực vật tại thời điểm $t$, hàm chi phí.
Ví dụ 1, Ví dụ 2, Ví dụ 3, Ví dụ 4, Rèn luyện kĩ năng giải quyết bài toán liên quan đến tốc độ thay đổi của một đại lượng., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi, tổng kết lại kiến thức và nêu nhận xét.
Luyện tập 1, Củng cố kĩ năng giải quyết bài toán liên quan đến tốc độ thay đổi của một đại lượng., HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết kiến thức. HD. Ta có: $p' = \frac{50t(t^2 + 1) - 2t(25t^2 + 125)}{(t^2 + 1)^2} = \frac{-200t}{(t^2 + 1)^2}$. Tốc độ thay đổi của huyết áp sau 5 giây kể từ khi máu rời tim là $P'(5) = \frac{-250}{169}$ (mmHg/s).
Chữa bài tập, Chữa một số bài tập cuối bài học liên quan đến nội dung mục này, Cho HS chữa các bài tập 1.26 và 1.27 tại lớp. Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng k
Chữa bài tập, Chữa một số bài tập cuối bài học liên quan đến nội dung mục này, Cho HS chữa các bài tập 1.26 và 1.27 tại lớp.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của Mục 1, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3, 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. MỘT VÀI BÀI TOÁN TỐI ƯU HOÁ ĐƠN GIẢN
Đoạn mở đầu mục, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., Giới thiệu những tình huống cần tối ưu hoá thường gặp trong thực tế.
Quy trình giải một bài toán tối ưu hoá, Giúp HS nắm được quy trình giải một bài toán tối ưu hoá., GV ghi bảng hoặc trình chiếu các bước giải một bài toán tối ưu hoá.
Ví dụ 5, Rèn luyện kĩ năng giải một bài toán tối ưu., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV lưu ý HS nội dung phần Chú ý.
Luyện tập 2, Củng cố, rèn luyện kĩ năng giải một bài toán tối ưu., HS làm việc tại lớp dưới sự hướng dẫn của GV. HD. Gọi $x$ (km) là độ dài đoạn $CD$. Điều kiện: $0 \le x \le 8$. Độ dài quãng đường chèo thuyền là: $S_1 = \sqrt{x^2 + 9}$. Do vận tốc chèo thuyền là $6$ km/h nên thời gian chèo thuyền là: $t_1 = \frac{S_1}{6} = \frac{\sqrt{x^2 + 9}}{6}$. Độ dài quãng đường chạy bộ là $S_2 = 8 - x$. Do vận tốc chạy bộ là $8$ km/h nên thời gian
chạy bộ là: $t_{2} = \frac{S_{2}}{8} = \frac{8 - x}{8}$. Do đó tổng thời gian đi từ A đến B của anh An là $t = t_{1} + t_{2} = \frac{\sqrt{x^{2} + 9}}{6} + \fra
chạy bộ là: $t_{2} = \frac{S_{2}}{8} = \frac{8 - x}{8}$.
Do đó tổng thời gian đi từ A đến B của anh An là
$t = t_{1} + t_{2} = \frac{\sqrt{x^{2} + 9}}{6} + \frac{8 - x}{8}$.
Ta cần tìm $x$ sao cho $t$ đạt giá trị nhỏ nhất. Ta có:
$t' = \frac{1}{6} \cdot \frac{x}{\sqrt{x^{2} + 9}} - \frac{1}{8} = 0 \Leftrightarrow x = \frac{9\sqrt{7}}{7}$.
Bảng biến thiên:
$x$, $0$, $\frac{9\sqrt{7}}{7}$, $8$
$t'(x)$, $-$, $0$
$t(x)$, $\frac{3}{2}$, $\frac{1}{8}(8 + \sqrt{7})$
Vậy anh An cần chèo thuyền đến điểm cách điểm C một khoảng là $\frac{9\sqrt{7}}{7} \approx 3,402$ (km) để thời gian đến điểm B là ngắn nhất.
Ví dụ 6
Rèn luyện kĩ năng giải một bài toán tối ưu trong kinh tế.
GV nhắc lại các khái niệm hàm chi phí, hàm cầu, hàm doanh thu và hàm lợi nhuận trong kinh tế.
HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Ví dụ 7
Rèn luyện kĩ năng rút ra các kết luận thực tiễn từ việc khảo sát hàm số trong mô hình thực tế đang xét.
HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
| Vận dụng | Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HS tự làm tại lớp. HD. a) Gọi $p$ (triệu đồng) là giá của mỗi c
| Vận dụng | Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HS tự làm tại lớp.
HD. a) Gọi $p$ (triệu đồng) là giá của mỗi chiếc ti vi. Ta cần xác định hàm cầu $p(x)$.
Giá $p_1 = 14$ ứng với $x_1 = 1,000$, và giá $p_2 = 13{,}5$ ứng với $x_2 = 1,000 + 100 = 1,100$.
Do đó, ta có:
$p - 14 = \frac{{14 - 13{,}5}}{{1,000 - 1,100}}(x - 1,000)$, hay
$p = - \frac{1}{{200}}(x - 1,000) + 14 = - \frac{1}{{200}}x + 19$.
b) Hàm doanh thu từ số ti vi bán được là:
$R(x) = px = x\left( { - \frac{1}{{200}}x + 19} \right) = - \frac{1}{{200}}{x^2} + 19x$.
Ta cần tìm $x$ sao cho $R$ đạt giá trị lớn nhất.
Ta có:
$R'(x) = - \frac{1}{{100}}x + 19;;R'(x) = 0 \Leftrightarrow x = 1,900$.
Bảng biến thiên:
$x$, $0$, $1,900$, $ + \infty $
$R'(x)$, $ + $, $0$, $ - $
$R(x)$, $0$, $18,050$, $ - \infty $
Với $x = 1,900$ thì $p = 9{,}5$.
Vậy với giá bán là $9{,}5$ triệu đồng, tức là công ty nên giảm $4{,}5$ triệu thì doanh thu là lớn nhất.
c) Hàm lợi nhuận là:
$P(x) = R(x) - C(x) = - \frac{1}{{200}}{x^2} + 22x - 12,000$.
Ta cần tìm $x$ sao cho $P$ đạt giá trị lớn nhất.
Ta có:
$P'(x) = - \frac{1}{{100}}x + 22 = 0 \Leftrightarrow x = 2,200$. |
| | | Bảng biến thiên: $x$, 0, 2 200, $+\infty$ $P'(x)$, +, 0, – $P(x)$, 0, 12 200, $-\infty$ Với $x = 2,200$ thì $p = 8$. Vậy với giá bán là 8 triệu đồng thì l
| | | Bảng biến thiên:
$x$, 0, 2 200, $+\infty$
$P'(x)$, +, 0, –
$P(x)$, 0, 12 200, $-\infty$
Với $x = 2,200$ thì $p = 8$.
Vậy với giá bán là 8 triệu đồng thì lợi nhuận thu được là lớn nhất.
Chữa bài tập, Chữa một số bài tập cuối bài học liên quan đến nội dung của mục này, GV cho HS chữa các bài tập 1.28 và 1.29 tại lớp.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của mục 2, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
3. Lựa chọn bài tập
– Vận dụng đạo hàm để giải quyết bài toán về tốc độ thay đổi của một đại lượng: Bài tập 1.26, 1.27.
– Vận dụng đạo hàm và khảo sát hàm số để giải quyết các bài toán tối ưu hoá: Bài tập 1.28, 1.29.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
1.26. a) Hàm vận tốc: $v = y' = 3t^2 - 12$.
Hàm gia tốc: $a = v' = 6t$.
b) Vì chiều dương của trục là chiều thẳng đứng hướng lên trên nên hạt chuyển động lên trên khi $v > 0$, chuyển động xuống dưới khi $v < 0$.
Do đó, vật chuyển động lên trên khi $t \in (2; +\infty)$ và chuyển động xuống dưới khi $t \in (0; 2)$.
c) Từ $t = 0$ đến $t = 2$, vật chuyển động từ toạ độ $y = 3$ đến toạ độ $y = -13$, tức là vật đi được quãng đường 16 đơn vị độ dài. Từ $t = 2$ đến $t = 3$, vật
c) Từ $t = 0$ đến $t = 2$, vật chuyển động từ toạ độ $y = 3$ đến toạ độ $y = -13$, tức là vật đi được quãng đường 16 đơn vị độ dài.
Từ $t = 2$ đến $t = 3$, vật chuyển động từ toạ độ $y = -13$ đến toạ độ $y = -6$, tức là vật đi được quãng đường 7 đơn vị độ dài.
Do đó, trong khoảng thời gian $0 \le t \le 3$, vật đi được quãng đường 23 đơn vị độ dài.
d) Hạt tăng tốc khi $a > 0$, hạt giảm tốc khi $a < 0$.
Mà $a = 6t, \forall t \ge 0$ nên hạt luôn tăng tốc.
1.27. a) Hàm chi phí biên $C'(x) = 50 - x + 0{,}00525x^2$.
b) $C'(100) = 2{,}5$. Chi phí biên tại $x = 100$ là 2,5 (trăm nghìn đồng), nghĩa là ta dự đoán chi phí để sản xuất thêm một đơn vị hàng hoá tiếp theo (đơn vị hàng hoá thứ 101) là khoảng 250 nghìn đồng.
c) Chi phí sản xuất đơn vị hàng hoá thứ 101 là $C(101) - C(100) \approx 2{,}527$ (trăm nghìn đồng). Giá trị này xấp xỉ với chi phí biên $C'(100)$ đã tính ở câu b.
1.28. Gọi $p$ (triệu đồng) là giá thuê căn hộ một tháng. Ta cần xác định hàm cầu.
Giá thuê $p = 8$ ứng với $x = 100$, và giá thuê $p = 8{,}1$ ứng với $x = 99$. Do đó, ta có:
$p - 8 = \frac{8 - 8{,}1}{100 - 99}(x - 100)$, hay $p - 8 = -\frac{1}{10}(x - 100)$, tức là $x = -10p + 180$.
Hàm doanh thu từ tiền cho thuê căn hộ là:
$$R(p) = px = p(-10p + 180) = -10p^2 + 180p.$$
Ta cần tìm $p$ sao cho $R$ đạt giá trị lớn nhất. Ta có: $R'(p) = -20p + 180 = 0 \Leftrightarrow p = 9$.
Bảng biến thiên:
$p$, 0, 9, $+\infty$
$R'(p)$, +, 0
$R(p)$, $\nearrow$, 810
0
Vậy với giá thuê là 9 triệu đồng thì doanh thu là lớn nhất.
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG I I. GỢI Ý DẠY HỌC – GV hệ thống kiến thức lí thuyết của cả chương (có thể chuẩn bị slide dạng sơ đồ hoá). – GV hệ thống các dạng toán cơ bả
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG I
I. GỢI Ý DẠY HỌC
– GV hệ thống kiến thức lí thuyết của cả chương (có thể chuẩn bị slide dạng sơ đồ hoá).
– GV hệ thống các dạng toán cơ bản của toàn bộ chương và nhắc lại ngắn gọn phương pháp giải, cũng như những lưu ý cần thiết.
– Tuỳ tình hình thực tế của lớp, GV có thể cho HS chữa một số bài tập ở cuối chương theo dụng ý sư phạm của mình.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
A – TRẮC NGHIỆM
1.30. B 1.31. A 1.32. D 1.33. C 1.34. B
1.35. B 1.36. D 1.37. D 1.38. B 1.39. D.
B – TỰ LUẬN
1.40. a) Ta có $y' = 3(x-1)^2 \ge 0, \forall x \in \mathbb{R}$ nên hàm số đồng biến trên $\mathbb{R}$. Hàm số không có cực trị.
b) Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-\infty;-1)$ và $(0;1)$. Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-1;0)$ và $(1;+\infty)$. Hàm số đạt cực đại tại $x=0$ và $y_
b) Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-\infty;-1)$ và $(0;1)$. Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-1;0)$ và $(1;+\infty)$. Hàm số đạt cực đại tại $x=0$ và $y_{CD}=y(0)=-1$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x=\pm 1$ và $y_{CT}=y(\pm 1)=-2$.
c) Ta có $y'=\frac{5}{(1+3 x)^{2}}>0, \forall x \neq-\frac{1}{3}$. Vậy hàm số đồng biến trên từng khoảng xác định.
Hàm số không có cực trị.
d) Ta có $y^{\prime}=\frac{x^{2}+2 x}{(x+1)^{2}}=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l}x=-2 \ x=0\end{array}\right.$.
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty ;-2)$ và $(0 ;+\infty)$.
Hàm số nghịch biến trên các khoảng $(-2 ;-1)$ và $(-1 ; 0)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x=-2$ và $y_{C D}=y(-2)=-2$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x=0$ và $y_{C T}=y(0)=2$.
1.41. a) Ta có $\max _{x \in[2 ;+\infty)} y=\frac{5}{4}$ và hàm số không có giá trị nhỏ nhất trên $[2 ;+\infty)$.
b) Ta có $\max _{x \in[-\sqrt{2} ; \sqrt{2}]} y=\sqrt{2}$ tại $x=0$ và $\min _{x \in[-\sqrt{2} ; \sqrt{2}]} y=0$ tại $x=\pm \sqrt{2}$.
1.42. a) Đồ thị hàm số $y=\frac{3 x-2}{x+1}$ có tiệm cận đứng $x=-1$ và tiệm cận ngang $y=3$.
b) Đồ thị hàm số $y=\frac{x^{2}+2 x-1}{2 x-1}$ có tiệm cận đứng $x=\frac{1}{2}$ và tiệm cận xiên $y=\frac{1}{2} x+\frac{5}{4}$.
1.43. a) Hàm số $y=-x^{3}+6 x^{2}-9 x+12$ đồng biến trên khoảng $(1 ; 3)$, nghịch biến trên hai khoảng $(-\infty ; 1)$ và $(3 ;+\infty)$. Hàm số đạt cực đại tại $x=3$ và $y_{C D}=y(3)=12$, hàm số đạt cực tiểu tại $x=1$ và $y_{C T}=y(1)=8$.
Bảng biến thiên và đồ thị hàm số được cho như sau:
$x$, $-\infty$, 1, 3, $+\infty$
$y'$, –, 0, +
$y$, $+\infty$, $\searrow$, 8, $\nearrow$
b) Đồ thị hàm số $y = \frac{2x - 1}{x + 1}$ nhận đường thẳng $x = -1$ làm tiệm cận đứng và đường thẳng $y = 2$ làm tiệm cận ngang. Bảng biến thiên và đồ thị hàm
b) Đồ thị hàm số $y = \frac{2x - 1}{x + 1}$ nhận đường thẳng $x = -1$ làm tiệm cận đứng và đường thẳng $y = 2$ làm tiệm cận ngang. Bảng biến thiên và đồ thị hàm số được cho như sau:
$x$, $-\infty$, $-1$, $+\infty$
$y'$, $+$
$y$, $2$, $\nearrow$, $+\infty$, $-\infty$, $\nearrow$
c) Hàm số $y = \frac{x^2 - 2x}{x - 1}$ đồng biến trên mỗi khoảng xác định và không có cực trị. Đồ thị hàm số này có tiệm cận đứng $x = 1$ và tiệm cận xiên $y = x - 1$. Bảng biến thiên và đồ thị hàm số được cho như sau:
$x$, $-\infty$, $1$, $+\infty$
$y'$, $+$
$y$, $-\infty$, $\nearrow$, $+\infty$, $-\infty$, $\nearrow$
1.44. a) Ta có $q = g(p) = \frac{pf}{p - f}$ là một hàm số của biến $p \in (f; +\infty)$.
b) Ta có $\lim_{p \to +\infty} q = \lim_{p \to +\infty} g(p) = \lim_{p \to +\infty} \frac{pf}{p - f} = f$ và $\lim_{p \to f^+} q = \lim_{p \to f^+} g(p) = \lim_{p \to f^+} \frac{pf}{p - f} = +\infty$.
Từ $\lim_{p \to +\infty} q = f$ suy ra đồ thị hàm số $q = g(p)$ nhận đường thẳng $q = f$ làm tiệm cận ngang. Như vậy, khi vật đặt cách thấu kính càng xa thì ảnh càng tiến gần đến tiêu điểm của thấu kính.
Từ $\lim_{p \to f^+} q = +\infty$ suy ra đồ thị hàm số $q = g(p)$ nhận đường thẳng $p = f$ làm tiệm cận đứng. Như vậy, khi vật đặt càng gần tiêu điểm thì ảnh càng tiến ra xa vô hạn.
c) Bảng biến thiên của hàm số $q = g(p)$ trên khoảng $(f; +\infty)$ được cho dưới đây: $p$, $f$, $+\infty$ $q'$, $-$ $q$, $+\infty$, $\searrow$, $f$ 1.45. a) Dâ
c) Bảng biến thiên của hàm số $q = g(p)$ trên khoảng $(f; +\infty)$ được cho dưới đây:
$p$, $f$, $+\infty$
$q'$, $-$
$q$, $+\infty$, $\searrow$, $f$
1.45. a) Dân số của quốc gia này vào các năm 2030 và 2035 lần lượt là $f(7) = 100e^{0,012 \cdot 7} \approx 108,76$ triệu người và $f(12) = 100e^{0,012 \cdot 12} \approx 115,49$ triệu người.
b) Hàm số $f$ đồng biến trên đoạn $[0;50]$.
c) Ta có $f'(t) = 1,2e^{0,012t}$. Tốc độ tăng dân số là $1,6$ triệu người/năm nếu
$$f'(t) = 1,2e^{0,012t} = 1,6 \iff e^{0,012t} = \frac{4}{3} \iff t = \frac{1}{0,012}\ln\frac{4}{3} \approx 23,97.$$
Vậy vào khoảng năm 2047 thì tốc độ tăng dân số là $1,6$ triệu người/năm.
1.46.
Đặt $BM = x$, $(0 \le x \le 10)$. Tổng chi phí lắp đặt là $f(x) = 30(10 - x) + 50\sqrt{16 + x^2}$ triệu đồng.
Ta cần tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số $f(x)$ trên đoạn $[0;10]$. Ta có:
$$f'(x) = -30 + \frac{50x}{\sqrt{16 + x^2}} = 0 \iff 3\sqrt{16 + x^2} = 5x \iff x = 3.$$
Ta thấy $\min_{x \in [0;10]} f(x) = 460$ khi $x = 3$. Như vậy chi phí lắp đặt nhỏ nhất là $460$ triệu đồng khi đoạn $BM$ dài $3$ km.
Bài 6. Vectơ trong không gian A TỔNG QUAN 1 Vị trí, vai trò của chương Phần Hình học ở lớp 12 tiếp nối phần hình học không gian ở lớp 11 và được chia thành hai
Bài 6. Vectơ trong không gian
A TỔNG QUAN
1 Vị trí, vai trò của chương
Phần Hình học ở lớp 12 tiếp nối phần hình học không gian ở lớp 11 và được chia thành hai phần ứng với hai tập: phần một (tập một, chương II) giới thiệu về vectơ trong không gian và hệ trục toạ độ trong không gian; phần hai (tập hai, chương V) giới thiệu về phương pháp toạ độ trong không gian. Phần kiến thức này là sự mở rộng của phương pháp toạ độ trong mặt phẳng hai chiều cho trường hợp không gian ba chiều. Nếu trong Chương trình trước đây, phần vectơ trong không gian được trình bày ở lớp 11 (để tạo cơ sở nghiên cứu quan hệ vuông góc trong không gian) thì theo Chương trình năm 2018, phần kiến thức này chỉ được đề cập trong chương trình lớp 12.
Nếu trong chương trình Hình học ở lớp 10, HS đã được giới thiệu về vectơ trong mặt phẳng và các khái niệm liên quan thì trong chương trình Hình học lớp 12, HS tiếp tục được giới thiệu về vectơ trong không gian. Nhìn chung, các khái niệm và tính chất của vectơ trong không gian không khác nhiều so với các khái niệm và tính chất tương ứng của vectơ trong mặt phẳng. Do vậy trong các bài học đề cập đến các khái niệm và tính chất đó, các đơn vị kiến thức được trình bày một cách ngắn gọn, nhiều đơn vị kiến thức được tích hợp trong cùng một hoạt động dạy học. Như một lẽ tự nhiên, các ví dụ và luyện tập minh hoạ về vectơ trong không gian gắn liền với các hình không gian mà HS đã được học ở lớp 11 như hình tứ diện, hình chóp, hình lăng trụ,...
Nếu vectơ trong mặt phẳng là một công cụ hữu hiệu để biểu diễn các đối tượng hình học và đại lượng có hướng trong mặt phẳng thì vectơ trong không gian cũng đóng vai trò tương tự trong việc nghiên cứu hình học không gian. Ngoài ra, việc sử dụng thành thạo các tính chất của vectơ trong không gian có thể mang đến những lời giải ngắn gọn và đẹp đẽ cho một số bài tập về hình học không gian mà HS đã học ở lớp 11.
2 Cấu tạo chương
Chương này gồm 3 bài học và Bài tập cuối chương, được thực hiện trong 14 tiết. Cụ thể như sau:
Bài 6. Vectơ trong không gian, 6 tiết
Bài 7. Hệ trục toạ độ trong không gian, 3 tiết
Bài 8. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ 3 tiết Bài tập cuối chương II 2 tiết. 3 Một số lưu ý Nhìn chung, các kiến thức về vectơ trong không gian tương t
Bài 8. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ 3 tiết Bài tập cuối chương II 2 tiết.
3 Một số lưu ý
Nhìn chung, các kiến thức về vectơ trong không gian tương tự các kiến thức về vectơ
trong mặt phẳng. Do đó nếu HS vẫn còn nhớ các kiến thức về vectơ trong mặt phẳng đã học ở lớp 10 thì việc truyền tải những kiến thức về vectơ trong không gian là tương đối dễ dàng. GV có thể bắt đầu mỗi bài học bằng việc nhắc lại những kiến thức tương ứng trong mặt phẳng; điều này sẽ giúp HS dễ dàng tiếp nhận những kiến thức tương tự trong không gian. Ngoài ra, trong mỗi bài học, GV nên lấy các ví dụ minh hoạ về các vectơ thực sự nằm trong không gian (tức là không cùng nằm trong một mặt phẳng) để HS nhận thấy được sự khác biệt so với trường hợp của vectơ
trong mặt phẳng. Những ví dụ điển hình xoay quanh vectơ thể hiện vận tốc/gia tốc, độ dịch chuyển của các vật hay lực tác động giữa các vật trong không gian,… - Những kết quả về vectơ trong không gian có thể được chứng minh theo cách tương
tự như các kết quả về vectơ trong mặt phẳng, hoặc sử dụng các kết quả tương ứng về vectơ trong mặt phẳng. GV nên nhấn mạnh sự tương đồng này để HS thấy rằng các kết quả về vectơ trong không gian chính là sự mở rộng của các kết quả về vectơ trong mặt phẳng. - Một số những ví dụ vận dụng về vectơ trong không gian liên quan đến các kiến thức
trong Vật lí như nguyên tắc tổng hợp lực, Định luật III Newton về lực tác dụng và phản lực,… Những HS không theo định hướng Khoa học tự nhiên và Công nghệ có thể không lựa chọn Vật lí là môn học tự chọn và do đó sẽ không biết đến các kiến thức nêu trên. Trong trường hợp đó, GV cần giải thích kĩ hơn về các khái niệm trên, đồng thời gợi lại những ví dụ vận dụng tương tự đã giới thiệu tại phần vectơ trong mặt phẳng ở lớp 10 để giúp HS không bị bỡ ngỡ trước những kiến thức liên môn.
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài 6. VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN (6 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết được vectơ trong không gian: hai vectơ cùng phương, hai vectơ cùng
hướng/ngược hướng, hai vectơ bằng nhau. - Nhận biết và thực hiện được các phép toán vectơ trong không gian.
2. Về năng lực, phẩm chất Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt bài học), yêu nước (thông qua việc quan sát và tìm hiểu về quốc kì Việt Na
2. Về năng lực, phẩm chất
Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt bài học), yêu nước
(thông qua việc quan sát và tìm hiểu về quốc kì Việt Nam). - Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực mô hình hoá toán học (thông qua việc sử dụng các kiến thức về vectơ
trong không gian để trả lời các câu hỏi trong phần Vận dụng). - Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (xuyên suốt bài học).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Nếu ở lớp 10 HS đã được giới thiệu về vectơ trong mặt phẳng và các phép toán vectơ
trong mặt phẳng thì trong Chương trình Hình học lớp 12, HS tiếp tục được giới thiệu về vectơ trong không gian và các phép toán vectơ trong không gian. Nhìn chung, các khái niệm về vectơ trong không gian là sự mở rộng của các khái niệm tương ứng về vectơ trong mặt phẳng. Khi giảng dạy, nếu có thời gian, GV nên nhấn mạnh đến sự tương đồng giữa các khái niệm này. Đối với những HS vẫn còn nhớ các khái niệm, quy ước, tính chất của phép toán vectơ trong mặt phẳng như giá của vectơ, vectơ-không, tính chất giao hoán của phép cộng vectơ,…, GV có thể đi nhanh qua các nội dung đó để tiết kiệm thời gian trên lớp.
Các phép toán vectơ trong không gian bao gồm phép cộng hai vectơ, phép trừ hai vectơ, phép nhân một số với một vectơ và tích vô hướng của hai vectơ được định nghĩa hoàn toàn tương tự như trong trường hợp của vectơ trong mặt phẳng. Do đó trước khi trình bày về mỗi phép toán vectơ trong không gian, GV có thể yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa của các phép toán tương ứng trong mặt phẳng như một cách để dẫn nhập vào nội dung mới. Có một số điểm sau GV cần lưu ý: - Các tính chất của phép toán vectơ trong mặt phẳng vẫn đúng đối với phép toán vectơ trong không gian; - Quy tắc hình bình hành trong mặt phẳng được mở rộng thành quy tắc hình hộp trong không gian; - Chương trình môn Toán năm 2018 không đề cập đến kiến thức về ba vectơ đồng phẳng, do đó SGK mới cũng không nhắc đến nội dung này;
– Khi định nghĩa tích vô hướng của hai vectơ trong không gian, có một khái niệm mới là “góc giữa hai vectơ trong không gian”. Nếu có thể, GV nên nhấn mạnh mối l
– Khi định nghĩa tích vô hướng của hai vectơ trong không gian, có một khái niệm mới là “góc giữa hai vectơ trong không gian”. Nếu có thể, GV nên nhấn mạnh mối liên hệ giữa khái niệm này với khái niệm “góc giữa hai đường thẳng trong không gian” mà HS đã học ở lớp 11.
Các ví dụ và luyện tập được thiết kế trong bài học này đều xoay quanh các đối tượng hình học trong không gian. Điều này giúp HS thấy được rằng, ngoài các vectơ trong mặt phẳng như đã học ở lớp 10, vectơ còn xuất hiện rất nhiều (và chủ yếu) trong không gian. GV cần đảm bảo HS vẫn nắm được các kết quả cơ bản của hình học không gian hay các tính chất đặc trưng của hình chóp, hình tứ diện, hình lăng trụ, hình hộp,… để sử dụng khi cần.
GV khuyến khích HS tìm hiểu thêm các hình ảnh về vectơ trong không gian được sử dụng trong thực tiễn. GV có thể gợi ý HS tập trung vào các đại lượng có hướng quen thuộc ở phổ thông như độ dịch chuyển, lực, vận tốc hay gia tốc để có được những ví dụ phong phú về vectơ trong không gian.
GV chuẩn bị: SGK, giáo án, hình ảnh liên quan đến các nội dung trong bài.
III. GỢI Ý DẠY BÀI HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 6 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1: Mục 1;
Tiết 2, 3: Mục 2 và chữa một số bài tập;
Tiết 4: Mục 3;
Tiết 5, 6: Mục 4 và chữa một số bài tập.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, HS quan sát hình ảnh vectơ trong không gian và liên hệ với vectơ trong mặt phẳng, từ đó nảy sinh nhu cầu tìm hiểu về vectơ trong không gian và các khái niệm liên quan., GV trình bày theo SGK, có thể đưa thêm các ví dụ gọi lên hình ảnh của vectơ trong không gian.
1. VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN HĐ1. Nhận biết vectơ trong không gian, HS quan sát và nhận biết hình ảnh về vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Nếu
1. VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
HĐ1. Nhận biết vectơ trong không gian, HS quan sát và nhận biết hình ảnh về vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Nếu GV thay thế hình ảnh trong HĐ1 bởi một hình ảnh tương tự thì cần chú ý rằng trong hình ảnh được lựa chọn cần có ít nhất ba “mũi tên” không cùng nằm trong một mặt phẳng để thể hiện các vectơ trong không gian. Gợi ý. a) Các đoạn thẳng có mũi tên màu đỏ thể hiện rằng lực căng dây nằm dọc theo dây treo và hướng về phía móc treo của cần cẩu. Độ lớn của các lực căng dây là xấp xỉ bằng nhau. b) Các đoạn thẳng không cùng nằm trong một mặt phẳng. Chú ý. Nếu câu hỏi a) giúp HS nhận ra các đặc điểm giống nhau giữa vectơ trong không gian và vectơ trong mặt phẳng thì câu hỏi b) giúp HS nhận ra sự khác nhau giữa hai khái niệm đó.
Khung kiến thức, Khái niệm về vectơ trong không gian và độ dài của vectơ trong không gian., GV trình bày theo SGK.
HS tìm một số ví dụ về các đại lượng có thể được biểu diễn bởi vectơ trong không gian., GV yêu cầu HS quan sát các hình ảnh trong bài và tìm thêm các hình ảnh tương tự. Các đại lượng có thể được biểu diễn bằng vectơ và quen thuộc với HS bao gồm vận tốc và lực. GV nên khuyến khích HS đưa ra các hình ảnh mà ở đó vectơ biểu diễn nằm trong không gian.
Chú ý, Tóm tắt các kí hiệu liên quan đến vectơ và khái niệm giá của vectơ., GV triển khai theo SGK. Lưu ý rằng các kí hiệu về vectơ, độ dài vectơ hay khái niệm
Chú ý, Tóm tắt các kí hiệu liên quan đến vectơ và khái niệm giá của vectơ., GV triển khai theo SGK. Lưu ý rằng các kí hiệu về vectơ, độ dài vectơ hay khái niệm về giá của vectơ hoàn toàn giống như trường hợp vectơ trong mặt phẳng.
Ví dụ 1, HS nhận biết được vectơ trong không gian, xác định được vectơ nào có giá nằm trong một mặt phẳng cho trước, tính được độ dài của vectơ cho trước trong một tình huống cụ thể., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 1, GV yêu cầu HS tự thực hiện và yêu cầu một HS lên bảng trình bày. Gợi ý. a) $\overrightarrow{AC}$, $\overrightarrow{AD}$; b) $\overrightarrow{AC}$, $\overrightarrow{AD'}$.
HĐ2. Hình thành khái niệm hai vectơ cùng phương, cùng hướng, ngược hướng, hai vectơ bằng nhau trong không gian, HS nhận biết được quan hệ cùng phương, quan hệ cùng hướng, ngược hướng và quan hệ bằng nhau của hai vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Trước khi thực hiện hoạt động này, GV có thể hỏi HS về hai vectơ cùng phương, cùng hướng/ngược hướng, hai vectơ bằng nhau trong mặt phẳng. Có thể bắt đầu bằng cách đặt câu hỏi: "Trong mặt phẳng, hai vectơ có giá song song thì cùng phương. Nếu trong không gian hai vectơ có giá song song thì có thể kết luận gì về phương và hướng của chúng?". Tương tự, GV có thể yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa về hai vectơ bằng nhau trong mặt phẳng và đặt câu hỏi: "Hai vectơ bằng nhau trong không gian có thể được định nghĩa theo cách tương tự không?" Gợi ý. a) Hai vectơ cùng độ dài (quan sát). b) Giá của hai vectơ song song với nhau.
| | c) Hai vectơ cùng phương và cùng hướng. Sau khi HS trả lời được ba câu hỏi trong HĐ2, GV nói rằng trong trường hợp đó ta nói hai vectơ $\overrightarrow{AB}$
| | c) Hai vectơ cùng phương và cùng hướng.
Sau khi HS trả lời được ba câu hỏi trong HĐ2, GV nói rằng trong trường hợp đó ta nói hai vectơ $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{D'C'}$ là bằng nhau (trong không gian) và dẫn tới khung kiến thức tiếp theo.
Chú ý. Quan hệ cùng phương, cùng hướng, ngược hướng và bằng nhau của hai vectơ trong không gian trên thực tế được đưa về trường hợp tương ứng trong mặt phẳng. |
| Khung kiến thức | Khái niệm cùng phương, cùng hướng/ngược hướng, bằng nhau của hai vectơ trong không gian. | GV phát biểu như trong SGK. |
| | HS nhận biết được hai vectơ cùng bằng vectơ thứ ba thì bằng nhau. | GV hướng dẫn HS lần lượt tìm mối quan hệ về phương, hướng và độ dài của hai vectơ để suy ra hai vectơ đó bằng nhau. |
| Chú ý | HS thừa nhận một tính chất về hai vectơ bằng nhau trong không gian và các quy ước về vectơ-không. | GV trình bày theo SGK. Trên thực tế, GV có thể giải thích chú ý đầu tiên cho HS như sau: qua $O$ vẽ đường thẳng song song với giá của $\vec{a}$; gọi $(P)$ là mặt phẳng chứa đường thẳng vừa vẽ và giá của $\vec{a}$; trong mặt phẳng $(P)$ lấy điểm $M$ (duy nhất) thoả mãn $\overrightarrow{OM} = \vec{a}$ thì $M$ là điểm cần tìm. |
| Ví dụ 2 | HS xác định được vectơ bằng vectơ cho trước, xác định được điểm $M$ để vectơ | GV triển khai theo SGK. |
| Luyện tập 2 | | GV gọi một số HS trả lời và nhận xét.
Gợi ý. a) $\overrightarrow{DC}$;
$\overline{OM}$ bằng một vectơ cho trước trong một trường hợp cụ thể., b) Điểm $N$ thuộc cạnh $BC$ sao cho $BN = AM$. Vận dụng 1, HS nhận biết được hai vectơ bằ
$\overline{OM}$ bằng một vectơ cho trước trong một trường hợp cụ thể., b) Điểm $N$ thuộc cạnh $BC$ sao cho $BN = AM$.
Vận dụng 1, HS nhận biết được hai vectơ bằng nhau trong một tình huống thực tiễn., GV có thể nhắc lại khái niệm về vectơ biểu diễn độ dịch chuyển như sau: nếu một vật chuyển động (thẳng) từ điểm $A$ đến điểm $B$ thì vectơ biểu diễn độ dịch chuyển là $\overrightarrow{AB}$. Gợi ý. Nếu biểu thị vị trí của thang máy ở các tầng 15, 22, 29 lần lượt bởi các điểm A, B, C thì vectơ biểu thị độ dịch chuyển của thang máy trong hai lần di chuyển là $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BC}$. Vì A, B, C thẳng hàng theo thứ tự đó nên $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BC}$ cùng hướng. Hơn nữa, $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BC}$ đều có độ dài bằng tổng chiều cao của 7 tầng nên $
Tiết 2, 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. TỔNG VÀ HIỆU CỦA HAI VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
a) Tổng của hai vectơ trong không gian
HD3. Hình thành khái niệm tổng của hai vectơ trong không gian, Dẫn dắt HS đến định nghĩa về tổng của hai vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Chú ý rằng HD3 hoàn toàn tương tự như hoạt động dẫn tới định nghĩa về tổng của hai vectơ trong mặt phẳng. Trước khi bắt đầu, GV có thể (yêu cầu HS) nhắc lại tính chất "Nếu tứ giác ABCD là hình bình hành thì $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}$" trong SGK Toán 10.
Gợi ý. a) Vì $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{A'B'}$ (cùng bằng $\vec{a}$) nên bốn điểm $A, B, A', B'$ đồng phẳng và tứ giác $ABB'A'$ là hình bình hành. S
Gợi ý. a) Vì $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{A'B'}$ (cùng bằng $\vec{a}$) nên bốn điểm $A, B, A', B'$ đồng phẳng và tứ giác $ABB'A'$ là hình bình hành. Suy ra $\overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{BB'}$. Tương tự, ta có $\overrightarrow{BB'} = \overrightarrow{CC'}$. b) Từ câu a, suy ra $\overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{CC'}$, do đó bốn điểm $A, C, A', C'$ đồng phẳng và tứ giác $ACC'A'$ là hình bình hành. Vì vậy $\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{A'C'}$.
Khung kiến thức, Định nghĩa về tổng của hai vectơ trong không gian và phép cộng hai vectơ., GV trình bày như trong SGK.
Nhận xét, HS nhận biết quy tắc ba điểm và quy tắc hình bình hành (trong mặt phẳng) vẫn đúng trong không gian., GV trình bày như trong SGK.
Ví dụ 3, HS xác định được tổng của hai vectơ trong không gian và tính được chiều dài của vectơ tổng., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 3, GV yêu cầu HS tự thực hiện và yêu cầu một HS lên bảng trình bày. Gợi ý. $
Chú ý, Một số tính chất của phép cộng vectơ trong không gian., GV triển khai theo SGK. Chú ý rằng các tính chất này hoàn toàn giống các tính chất của phép cộng vectơ trong mặt phẳng.
Ví dụ 4, HS sử dụng được quy tắc ba điểm và các tính chất của phép cộng vectơ trong không gian để chứng minh một đẳng thức vectơ., GV triển khai theo SGK, lưu ý nhấn mạnh vào các tính chất của phép cộng vectơ được sử dụng ở mỗi phép biến đổi. Chú ý. HS có thể thực hiện chuyển vế và đổi dấu các vectơ để đưa đẳng thức đã cho về đẳng thức giữa hiệu của hai vectơ. Trong trường hợp đó, GV nên nhắc HS rằng tại thời điểm này, chúng ta chưa học
về hiệu của hai vectơ trong không gian, do đó HS chỉ nên sử dụng các tính chất của phép cộng vectơ để chứng minh đẳng thức đã cho. Luyện tập 4, GV yêu cầu HS tự
về hiệu của hai vectơ trong không gian, do đó HS chỉ nên sử dụng các tính chất của phép cộng vectơ để chứng minh đẳng thức đã cho.
Luyện tập 4, GV yêu cầu HS tự thực hiện và yêu cầu hai HS lên bảng trình bày. GV nhận xét và kết luận. Gợi ý. $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CD} = (\overrightarrow{AD} + \overrightarrow{DB}) + \overrightarrow{CD}$ $= \overrightarrow{AD} + (\overrightarrow{DB} + \overrightarrow{CD})$ $= \overrightarrow{AD} + (\overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DB}) = \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{CB}.$
HĐ4. Thiết lập quy tắc hình hộp, HS giải thích được quy tắc hình hộp., GV triển khai như trong SGK. GV có thể gợi ý HS sử dụng quy tắc hình bình hành đã học trong mặt phẳng (và vẫn đúng trong không gian). Gợi ý. a) Trong hình bình hành $ABCD$, ta có $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AC}$. b) Từ câu a suy ra $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{AC} + \overrightarrow{AA'}$. Vì $ABCD.A'B'C'D'$ là hình hộp nên $AA' // CC'$ và $AA' = CC'$, suy ra tứ giác $ACC'A'$ là hình bình hành. Do đó $\overrightarrow{AC} + \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{AC'}$, suy ra $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{AC'}$.
Khung kiến thức, Quy tắc hình hộp., GV phát biểu như trong SGK. GV nhấn mạnh sự tương đồng giữa quy tắc này và quy tắc hình bình hành mà HS đã học ở lớp 10.
HS áp dụng được quy tắc hình hộp để nhận được đẳng thức tương tự đẳng thức đã phát biểu trong khung kiến thức., GV yêu cầu HS quan sát hình hộp đã cho và trả lờ
HS áp dụng được quy tắc hình hộp để nhận được đẳng thức tương tự đẳng thức đã phát biểu trong khung kiến thức., GV yêu cầu HS quan sát hình hộp đã cho và trả lời câu hỏi. GV có thể thay đổi đỉnh $B$ của hình hộp bằng một đỉnh tuỳ ý và gọi một số HS trả lời. Gợi ý. $\overrightarrow{BC} + \overrightarrow{BA} + \overrightarrow{BB'} = \overrightarrow{BD'}$.
Ví dụ 5, HS áp dụng được quy tắc hình hộp để chứng minh các đẳng thức về vectơ., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 5, GV gọi một HS trình bày lời giải trên bảng. GV gọi một vài HS nhận xét và kết luận. Gợi ý. $\overrightarrow{BB'} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BB'} + \overrightarrow{BA} + \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{BD'}$. Chú ý. Vì vế phải của đẳng thức là một vectơ có điểm đầu là $B$ nên để áp dụng quy tắc hình hộp, HS cần tìm các vectơ cũng có điểm đầu là $B$ và lần lượt bằng các vectơ ở vế trái.
b) Hiệu của hai vectơ trong không gian
HĐ5. Nhận biết vectơ đối của một vectơ trong không gian, HS nhận biết được khái niệm hai vectơ đối nhau trong không gian., Trước khi triển khai HĐ5, GV có thể giải thích nhanh về hai khái niệm lực tác dụng và phản lực được giới thiệu trong chương trình Vật lí lớp 10 và mối quan hệ giữa hai lực đó (Định luật III Newton). Gợi ý. Vì hai lực cùng phương, ngược hướng và có độ lớn bằng nhau nên hai vectơ biểu diễn hai lực đó cùng phương, ngược hướng và có độ lớn bằng nhau. Chú ý. Hình ảnh mũi tên thể hiện hai lực trên Hình 2.15 chỉ mang tính tương đối để HS dễ dàng quan sát. Trên thực tế lực tác dụng và phản lực có giá trùng nhau.
Khung kiến thức, Khái niệm vectơ đối., GV trình bày theo SGK. Định nghĩa về vectơ đối của một vectơ trong không gian hoàn toàn giống với định nghĩa về vectơ đối
Khung kiến thức, Khái niệm vectơ đối., GV trình bày theo SGK. Định nghĩa về vectơ đối của một vectơ trong không gian hoàn toàn giống với định nghĩa về vectơ đối của một vectơ trong mặt phẳng.
Chú ý, HS nhận biết được một số quy ước và tính chất của vectơ đối., GV trình bày theo SGK.
Khung kiến thức, Định nghĩa về hiệu của hai vectơ trong không gian và phép trừ hai vectơ., GV triển khai theo SGK. Định nghĩa về hiệu của hai vectơ trong không gian hoàn toàn giống với định nghĩa về hiệu của hai vectơ trong mặt phẳng. Do đó GV có thể yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa về hiệu của hai vectơ trong mặt phẳng và dẫn dắt HS đến định nghĩa về hiệu của hai vectơ trong không gian.
Nhận xét, HS nhận biết một tính chất của phép trừ vectơ., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 6, HS giải thích được vì sao hai vectơ cho trước là đối nhau và thực hiện được phép trừ vectơ trong một tình huống cụ thể., GV trình bày theo SGK.
Luyện tập 6, GV yêu cầu HS tự thực hiện, sau đó ghi bài chữa trên bảng. Gợi ý. a) Hai vectơ $\overrightarrow{BN}$ và $\overrightarrow{DM}$ cùng phương, ngược hướng và có cùng độ dài nên là hai vectơ đối nhau. b) $\overrightarrow{SD} - \overrightarrow{BN} - \overrightarrow{CM} = \overrightarrow{SD} + \overrightarrow{DM} - \overrightarrow{CM}$ $= \overrightarrow{SM} - \overrightarrow{CM} = \overrightarrow{SC}$.
Vận dụng 2, HS nhận biết được hai vectơ đối nhau trong thực tiễn., GV yêu cầu HS nhận xét về mối liên hệ giữa phương, hướng và độ lớn của hai vectơ vận tốc, từ đó rút ra kết luận. Gợi ý. Quan sát thấy hai vectơ vận tốc cùng phương (vì làn lên và làn xuống "song song") và ngược hướng (một làn
đi lên và một lần đi xuống). Thông thường thì làn lên và làn xuống có cùng tốc độ di chuyển nên độ lớn của hai vectơ vận tốc bằng nhau. Vì vậy hai vectơ vận tốc
đi lên và một lần đi xuống). Thông thường thì làn lên và làn xuống có cùng tốc độ di chuyển nên độ lớn của hai vectơ vận tốc bằng nhau. Vì vậy hai vectơ vận tốc là hai vectơ đối nhau. Chú ý. Nếu HS lập luận rằng, vì lí do nào đó (ví dụ như để đảm bảo an toàn), làn xuống di chuyển chậm hơn làn lên thì HS hoàn toàn có thể trả lời rằng hai vectơ vận tốc không là hai vectơ đối nhau.
Bài tập 2.4, HS thực hiện được các phép toán cộng, trừ hai vectơ trong không gian., GV yêu cầu một số HS lên bảng trình bày, gợi ý HS sử dụng linh hoạt các tính chất của phép cộng/trừ vectơ và quy tắc hình hộp.
Bài tập 2.6, HS chứng minh được một tính chất của hình bình hành., GV gợi ý HS biến đổi đẳng thức đã cho về đẳng thức $\overrightarrow{BA} = \overrightarrow{CD}$ và rút ra kết luận.
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
3. TÍCH CỦA MỘT SỐ VỚI MỘT VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
HD6. Hình thành khái niệm tích của một số với một vectơ trong không gian, Hình thành khái niệm tích của một số với một vectơ trong không gian., – GV triển khai như trong SGK. Gợi ý. Vì $MN$ là đường trung bình của tam giác $ABC$ nên $MN // BC$ và $MN = \frac{1}{2}BC$. Tứ giác $BCC'B'$ là hình bình hành nên $BC // B'C'$ và $BC = B'C'$. Suy ra $MN // B'C'$ và $MN = \frac{1}{2}B'C'$. Do đó $\overrightarrow{MN}$ và $\overrightarrow{BC}$ cùng phương và cùng hướng, đồng thời $\left
– Sau khi kết thúc HĐ6, GV nhấn mạnh rằng vectơ $\overrightarrow{MN}$ được gọi là tích của số thực $\frac{1}{2}$ với vectơ $\overrightarrow{B'C'}$. Định nghĩa t
– Sau khi kết thúc HĐ6, GV nhấn mạnh rằng vectơ $\overrightarrow{MN}$ được gọi là tích của số thực $\frac{1}{2}$ với vectơ $\overrightarrow{B'C'}$. Định nghĩa trong trường hợp tổng quát sẽ được trình bày trong khung kiến thức tiếp theo.
Khung kiến thức, Định nghĩa về tích của một số với một vectơ trong không gian và phép nhân một số với một vectơ., GV trình bày theo SGK.
HS nhận biết được tích của $1$, $-1$ với một vectơ trong không gian., HS áp dụng định nghĩa về tích của một số với một vectơ để trả lời. GV nhấn mạnh HS cần so sánh phương, hướng và độ dài của $1\vec{a}$ và $\vec{a}$, $(-1)\vec{a}$ và $-\vec{a}$ để kết luận. Gợi ý. $1\vec{a} = \vec{a}$, $(-1)\vec{a} = -\vec{a}$.
Chú ý, Quy ước về phép nhân số 0 với một vectơ và phép nhân một số với vectơ-không; điều kiện để hai vectơ trong không gian cùng phương., GV trình bày theo SGK. Chú ý. Các quy ước và tính chất này giống như trong trường hợp phép nhân một số với một vectơ trong mặt phẳng.
Ví dụ 7, HS giải thích được vì sao một vectơ bằng tích của một số với một vectơ khác., GV triển khai theo SGK. GV nhấn mạnh việc tìm quan hệ về phương, hướng và độ dài của hai vectơ $\overrightarrow{CC'}$ và $\overrightarrow{OM}$ để từ đó dẫn tới đẳng thức đã phát biểu. Chú ý. Ở đây ta không viết $\overrightarrow{CC'} = -2\overrightarrow{OM}$ vì đẳng thức này cần dùng đến một tính chất của phép nhân một số với một vectơ sẽ trình bày ở phần sau.
Luyện tập 7, GV yêu cầu HS tự thực hiện và gọi một HS trả lời. Gợi ý. Áp dụng định lí Thalès trong tam giác SAB, ta có: $EF // AB$ và $EF = \frac{1}{3}AB$.
Vì tứ giác $ABCD$ là hình bình hành nên $AB \parallel DC$ và $AB = DC$. Do đó $EF \parallel DC$ và $EF = \frac{1}{3}DC$. Hai vectơ $\overrightarrow{EF}$ và $\ov
Vì tứ giác $ABCD$ là hình bình hành nên $AB \parallel DC$ và $AB = DC$. Do đó $EF \parallel DC$ và $EF = \frac{1}{3}DC$. Hai vectơ $\overrightarrow{EF}$ và $\overrightarrow{DC}$ cùng hướng nên $\overrightarrow{EF} = \frac{1}{3}\overrightarrow{DC}$.
Chú ý, Một số tính chất của phép nhân một số với một vectơ trong không gian., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 8, HS sử dụng được các tính chất của phép nhân một số với một vectơ trong không gian để chứng minh một đẳng thức về vectơ., GV triển khai theo SGK.
Chú ý, HS nhận được một kết quả mở rộng của kết quả đã biết trong mặt phẳng., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 8, HS sử dụng được các tính chất của phép nhân một số với một vectơ trong không gian để chứng minh một đẳng thức về vectơ, từ đó dẫn tới khái niệm trọng tâm của tứ diện theo ngôn ngữ vectơ., GV gợi ý HS sử dụng kết quả trong Ví dụ 8 để biểu diễn tổng $\overrightarrow{IB} + \overrightarrow{IC} + \overrightarrow{ID}$. Gợi ý. $\overline{IA} + \overline{IB} + \overline{IC} + \overline{ID} = \overline{IA} + 3\overline{IG}$ $= \overline{IA} + \overline{AI} = \vec{0}$.
Vận dụng 3, HS vận dụng được tính chất của phép nhân một số với một vectơ trong không gian trong một tình huống thực tiễn., GV gợi ý HS xác định mối liên hệ về phương, hướng và độ lớn của hai vectơ $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}$ để tìm ra câu trả lời. Gợi ý. Lực cản ngược hướng với lực đẩy của động cơ (lực này có hướng không đổi vì máy bay giữ nguyên hướng bay) nên $\overrightarrow{F_1}$ và $\overrightarrow{F_2}$ cùng hướng, suy ra $\overrightarrow{F_1} = k\overrightarrow{F_2}$ với $k$ là tỉ số độ dài của hai vectơ $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}$.
Nói cách khác, $k$ là tỉ số độ lớn của hai lực cản tương ứng nên từ giả thiết tính được $k = \left( {\frac{{900}}{{920}}} \right)^2 \approx 0,96$. Tiết 5, 6 HOẠ
Nói cách khác, $k$ là tỉ số độ lớn của hai lực cản tương ứng nên từ giả thiết tính được $k = \left( {\frac{{900}}{{920}}} \right)^2 \approx 0,96$.
Tiết 5, 6
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
4. TÍCH VÔ HƯỚNG CỦA HAI VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
a) Góc giữa hai vectơ trong không gian
HĐ7. Hình thành khái niệm góc giữa hai vectơ trong không gian, Hình thành khái niệm góc giữa hai vectơ (khác vectơ-không) trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Chú ý rằng HĐ7 hoàn toàn tương tự như hoạt động dẫn tới định nghĩa về góc giữa hai vectơ trong mặt phẳng. Tuy nhiên, vì ta không định nghĩa hai tam giác bằng nhau trong không gian nên thay vì sử dụng tính "bằng nhau" của hai tam giác $OAB$ và $O'A'B'$ để suy ra $\widehat {AOB} = \widehat {A'O'B'}$, ta áp dụng định lí côsin cho hai tam giác $OAB$ và $O'A'B'$ (trong mặt phẳng chứa mỗi tam giác đó). Gợi ý. a) Ta có: $\overrightarrow {AB} = \overrightarrow {OB} - \overrightarrow {OA} = \vec b - \vec a$ và $\overrightarrow {A'B'} = \overrightarrow {O'B'} - \overrightarrow {O'A'} = \vec b - \vec a$ nên $\overrightarrow {AB} = \overrightarrow {A'B'}$. b) Ta có: $\cos \widehat {AOB} = \frac{{O{A^2} + O{B^2} - A{B^2}}}{{2OA \cdot OB}}$ và $\cos \widehat {A'O'B'} = \frac{{O'{{A'}^2} + O'{{B'}^2} - A'{{B'}^2}}}{{2O'A' \cdot O'B'}}$. Vì $OA = O'A'$, $OB = O'B'$ và $AB = A'B'$ nên $\cos \widehat {AOB} = \cos \widehat {A'O'B'}$, suy ra $\widehat {AOB} = \widehat {A'O'B'}$.
Khung kiến, Định nghĩa về góc giữa hai thức, vectơ (khác vectơ-không) trong không gian. Chú ý HS nhận biết được cách để xác định góc giữa hai vectơ trong không
Khung kiến, Định nghĩa về góc giữa hai
thức, vectơ (khác vectơ-không) trong không gian.
Chú ý HS nhận biết được cách để xác
định góc giữa hai vectơ trong không gian và quy ước về góc giữa hai vectơ trong hợp có một vectơ là 0 .
HS xác định được góc giữa hai vectơ trong hai hợp đặc biệt.
Ví dụ 9
HS xác định được góc giữa hai vectơ trong một trường
Luyện tập 9
hợp cụ thể.
GV trình bày theo SGK. GV có thể nhấn mạnh rằng, về hình thức và ý tưởng, định nghĩa này hoàn toàn giống định nghĩa về góc giữa hai vectơ trong mặt phẳng.
trường G, - GV trình bày theo SGK. - Trong Chú ý đầu tiên, GV cần lưu ý rằng ý tưởng để xác định góc giữa hai vectơ trong không gian (cũng như trong mặt phẳng) là ''dịch chuyển'' hai vectơ đến vị trí mới sao cho chúng có chung điểm đầu, từ đó xác định góc được tạo thành. Đơn giản hơn, ta có thể giữ cố định một vectơ và chỉ ''dịch chuyển'' vectơ còn lại. Đây cũng là cách thường được sử dụng để xác định góc giữa hai vectơ trong không gian. - Chú ý thứ hai là quy ước về góc giữa vectơ-không và một vectơ bất kì. Quy ước này giống quy ước đã biết trong mặt phẳng.
trường, GV minh hoạ bằng hình ảnh và yêu cầu HS sử dụng định nghĩa để xác định góc giữa hai vectơ được đề cập đến trong câu hỏi. Gợi ý. Góc giữa hai vectơ cùng hướng G (khác 0 ) là 0o, góc giữa hai vectơ ngược hướng là 180o.
GV triển khai theo SGK. GV có thể nhấn mạnh đến tính chất về góc giữa hai vectơ được nhắc tới trong Chú ý trên trước khi HS thực hiện ví dụ.
GV yêu cầu HS thực hiện tại chỗ và yêu cầu hai HS lên bảng trình bày. Gợi ý. Hình lăng trụ tam giác đều có các mặt là hình chữ nhật, do đó
$\left(\overrightarrow{AA'}, \overrightarrow{BC}\right) = \left(\overrightarrow{BB'}, \overrightarrow{BC}\right) = \widehat{CBB'} = 90^{\circ}$. Vì $ABC$ là tam
$\left(\overrightarrow{AA'}, \overrightarrow{BC}\right) = \left(\overrightarrow{BB'}, \overrightarrow{BC}\right) = \widehat{CBB'} = 90^{\circ}$. Vì $ABC$ là tam giác đều nên $\left(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{A'C'}\right) = \left(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}\right) = \widehat{BAC} = 60^{\circ}$.
b) Tích vô hướng của hai vectơ trong không gian
HĐ8. Nhận biết khái niệm tích vô hướng của hai vectơ trong không gian, HS nhắc lại định nghĩa về tích vô hướng trong mặt phẳng, từ đó dẫn đến định nghĩa về tích vô hướng của hai vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Chú ý. Định nghĩa tích vô hướng của hai vectơ trong mặt phẳng cần đến khái niệm độ dài của vectơ và góc giữa hai vectơ trong mặt phẳng. Để mở rộng định nghĩa về tích vô hướng cho trường hợp vectơ trong không gian, ta cần mở rộng hai khái niệm trên cho trường hợp vectơ trong không gian. Do đó GV có thể đặt câu hỏi như trong HĐ8 để dẫn dắt HS đến định nghĩa về tích vô hướng của hai vectơ trong không gian.
Khung kiến thức, Định nghĩa về tích vô hướng trong không gian., GV phát biểu như trong SGK. GV nhấn mạnh sự tương đồng giữa định nghĩa này và định nghĩa của tích vô hướng trong mặt phẳng mà HS đã học ở lớp 10, và chú ý rằng nếu hai vectơ trong không gian cùng nằm trong một mặt phẳng thì từ công thức tính tích vô hướng của hai vectơ trong không gian, ta nhận lại được công thức tính tích vô hướng của hai vectơ trong mặt phẳng.
Chú ý, Một số tính chất và quy ước về tích vô hướng., GV triển khai như trong SGK. Trên thực tế, các quy ước này là quen thuộc với HS vì đã được đề cập trong trường hợp của mặt phẳng.
Ví dụ 10, HS tính được tích vô hướng của hai vectơ trong không gian trong một trường hợp cụ thể., GV triển khai theo SGK. GV nhấn mạnh rằng để tính tích vô hướn
Ví dụ 10, HS tính được tích vô hướng của hai vectơ trong không gian trong một trường hợp cụ thể., GV triển khai theo SGK. GV nhấn mạnh rằng để tính tích vô hướng của hai vectơ trong không gian cần xác định độ dài của mỗi vectơ và số đo của góc giữa hai vectơ đó.
Luyện tập 10, GV yêu cầu HS tự thực hiện. Gợi ý. a) $0$; b) $-\frac{a^2}{2}$.
Nhận xét, Một số tính chất thừa nhận của tích vô hướng của hai vectơ trong không gian., GV triển khai như trong SGK. Trên thực tế các tính chất này là khá quen thuộc với HS vì đã được giới thiệu trong Toán 10. Chú ý. Tính chất giao hoán của tích vô hướng có thể suy ra dễ dàng từ định nghĩa, nhưng hai tính chất còn lại thì không. Trong Toán 10, HS được hướng dẫn chứng minh các tính chất này bằng cách sử dụng biểu thức toạ độ của tích vô hướng. Ta cũng có thể làm điều tương tự đối với tích vô hướng trong không gian bằng cách sử dụng toạ độ trong không gian. Tuy nhiên để kiến thức được liên mạch, phần hệ toạ độ trong không gian sẽ được nhắc đến sau và do đó các tính chất của tích vô hướng sẽ không được chứng minh mà để HS thừa nhận.
Ví dụ 11, HS tính được tích vô hướng của hai vectơ trong một trường hợp cụ thể., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 11, GV hướng dẫn HS tự thực hiện. Có thể gợi ý HS viết vectơ $\overrightarrow{A'C}$ thành tổng của hai vectơ mà mỗi vectơ đều vuông góc với vectơ $\overrightarrow{B'D'}$. Gợi ý. $\overrightarrow{A'C} \cdot \overrightarrow{B'D'} = (\overrightarrow{A'C'} + \overrightarrow{C'C}) \cdot \overrightarrow{B'D'}$ $= \overrightarrow{A'C'} \cdot \overrightarrow{B'D'} + \overrightarrow{C'C} \cdot \overrightarrow{B'D'} = 0$ vì hai đường thẳng $A'C'$ và $C'C$ đều vuông góc với đường thẳng $B'D'$.
Chú ý. HS có thể lập luận rằng hai đường thẳng $A'C'$ và $C'C$ đều vuông góc với đường thẳng $B'D'$ nên suy ra $(ACC')$ vuông góc với $B'D'$, từ đó kết luận $A'
Chú ý. HS có thể lập luận rằng hai đường thẳng $A'C'$ và $C'C$ đều vuông góc với đường thẳng $B'D'$ nên suy ra $(ACC')$ vuông góc với $B'D'$, từ đó kết luận $A'C$ vuông góc với $B'D'$. Trong trường hợp này GV nhấn mạnh rằng tính chất (thừa nhận) về đường thẳng vuông góc với mặt phẳng nói trên, về bản chất, là được chứng minh bằng cách sử dụng các tính chất của vectơ trong không gian. Nói cách khác, đến thời điểm này, ta mới có một chứng minh chặt chẽ cho tính chất đó sau khi học về tích vô hướng của hai vectơ trong không gian.
Vận dụng 4, HS sử dụng được định nghĩa về tích vô hướng để trả lời một câu hỏi thực tiễn., GV gợi ý HS viết tường minh công thức tính công $A$ theo độ lớn của lực tác động, độ dài của quãng đường di chuyển và góc tạo bởi lực tác động và phương di chuyển. Gợi ý. $A =
Bài tập 2.10, HS tính được tích vô hướng của hai vectơ bằng định nghĩa trong một số trường hợp cụ thể., GV yêu cầu HS lần lượt xác định góc giữa hai vectơ, độ dài của mỗi vectơ và từ đó tính tích vô hướng của hai vectơ theo định nghĩa.
Bài tập 2.11, HS áp dụng được tính chất của tích vô hướng để tính giá trị của một số biểu thức cho trước., GV gợi ý HS sử dụng định nghĩa kết hợp với các tính chất thừa nhận của tích vô hướng để tính giá trị của các biểu thức.
3. Phân loại bài tập – Bài tập về vectơ trong không gian (độ dài của vectơ, hai vectơ cùng phương, hai vectơ cùng hướng/ngược hướng, hai vectơ bằng nhau): Các b
3. Phân loại bài tập
– Bài tập về vectơ trong không gian (độ dài của vectơ, hai vectơ cùng phương, hai vectơ cùng hướng/ngược hướng, hai vectơ bằng nhau): Các bài tập 2.1, 2.2, 2.3.
– Bài tập về phép cộng, trừ hai vectơ: Các bài tập 2.4, 2.5, 2.6.
– Bài tập về phép nhân một số với một vectơ: Các bài tập 2.7, 2.8.
– Bài tập về tích vô hướng: Các bài tập 2.10, 2.11, 2.12.
– Bài tập vận dụng: Các bài tập 2.3, 2.8, 2.9.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
2.1. Các mệnh đề đúng là a, b.
2.2. Vì $BB' = AA' = 4$ nên $\left| {\overrightarrow {BB'} } \right| = 4$.
Tam giác $ABD$ vuông tại A có $BD = \sqrt {A{B^2} + A{D^2}} = \sqrt {{2^2} + {3^2}} = \sqrt {13}$ nên $\left| {\overrightarrow {BD} } \right| = \sqrt {13}$.
Tam giác $BDD'$ vuông tại D có $BD' = \sqrt {B{D^2} + DD{'^2}} = \sqrt {13 + {4^2}} = \sqrt {29}$ nên $\left| {\overrightarrow {BD'} } \right| = \sqrt {29}$.
2.3. (GV gợi ý cho HS xem lại bóng nói của rô bốt ở HĐ5 về mối quan hệ giữa lực và phản lực).
a) Các vectơ $\vec b,;\vec c,;\vec d,;\vec e$ đều cùng phương với vectơ $\vec a$ nên chúng đôi một cùng phương với nhau. Các vectơ $\vec b,;\vec c,;\vec d,;\vec e$ đều ngược hướng với vectơ $\vec a$ nên chúng đôi một cùng hướng với nhau.
b) Do trọng lực phân tán đều qua các chân bàn nên các phản lực có độ lớn như nhau, suy ra các vectơ $\vec b,;\vec c,;\vec d,;\vec e$ có độ dài bằng nhau. Do đó các vectơ $\vec b,;\vec c,;\vec d,;\vec e$ đôi một bằng nhau.
2.4. a) $\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {DD'} + \overrightarrow {C'D'} = \overrightarrow {DC} + \overrightarrow {DD'} + \overrightarrow {CD} = \overrightarrow {DD'} = \overrightarrow {CC'}$;
b) $\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {CD'} - \overrightarrow {CC'} = \overrightarrow {DC} + \overrightarrow {CD'} - \overrightarrow {CC'} = \overrightarrow {DD'} - \overrightarrow {CC'} = \vec 0$;
c) $\overrightarrow {BC} - \overrightarrow {CC'} + \overrightarrow {DC} = \overrightarrow {BC} + \overrightarrow {C'C} + \overrightarrow {DC} = - (\overrightarrow {CB} + \overrightarrow {CC'} + \overrightarrow {CD} ) = \overrightarrow {A'C}$ (theo quy tắc hình hộp).
2.5. a) $\overrightarrow {AB'} = \overrightarrow {AA'} + \overrightarrow {AB} = \vec a + \vec b$;
b) $\overrightarrow {B'C} = \overrightarrow {B'B} + \overrightarrow {BC} = \overrightarrow {A'A} + \overrightarrow {AC} - \overrightarrow {AB} = - \vec a + \vec c - \vec b$;
c) $\overrightarrow {BC'} = \overrightarrow {BB'} + \overrightarrow {BC} = \overrightarrow {AA'} + \overrightarrow {AC} - \overrightarrow {AB} = \vec a + \vec c - \vec b$.
2.6. Đẳng thức đã cho tương đương với $\overrightarrow {SA} - \overrightarrow {SB} = \overrightarrow {SD} - \overrightarrow {SC}$ hay $\overrightarrow {BA} = \overrightarrow {CD}$, tức là $ABCD$ là hình bình hành.
Bài 7. HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN (3 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Nhận biết được toạ độ của điểm, của vectơ đối với hệ trục toạ độ. Vận dụng
Bài 7. HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN (3 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết được toạ độ của điểm, của vectơ đối với hệ trục toạ độ.
Vận dụng được toạ độ của vectơ để giải một số bài toán có liên quan đến thực tiễn.
2. Về phẩm chất, năng lực Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt bài học). - Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học). - N
2. Về phẩm chất, năng lực
Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt bài học). - Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực mô hình hoá toán học (thông qua việc sử dụng các kiến thức liên môn và
kiến thức thực tế để trả lời các câu hỏi Vận dụng). - Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (xuyên suốt bài học).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Hệ trục toạ độ trong không gian là sự mở rộng của hệ trục toạ độ trong mặt phẳng mà
HS đã học trong Chương trình Toán 10. Sự mở rộng này là hoàn toàn tự nhiên khi ta muốn nghiên cứu các bài toán hình học không gian bằng phương pháp toạ độ. Tương tự như trong trường hợp của mặt phẳng, bài học này bắt đầu với định nghĩa về hệ toạ độ trong không gian và toạ độ của điểm/vectơ trong không gian. Biểu thức toạ độ của vectơ trong không gian sẽ được đề cập trong bài học tiếp theo.
Khi dạy toạ độ của điểm/vectơ trong không gian, GV có thể trình bày như trong Mục 2,
hoặc trình bày toạ độ của vectơ trước, sau đó định nghĩa toạ độ của điểm M như là
JJJG toạ độ của vectơ OM . Cả hai cách trình bày đều được chấp nhận, tuy nhiên GV cần chú ý rằng các ví dụ tương ứng phải tương thích với thứ tự kiến thức được trình bày. GV cũng cần nhấn mạnh đến mối liên hệ giữa toạ độ của điểm và toạ độ của vectơ sau khi đã trình bày hai khái niệm trên.
Toạ độ của một điểm/vectơ hoàn toàn phụ thuộc vào hệ toạ độ đã chọn. Mặc dù ở mỗi
tình huống trong bài học này ta luôn cố định một hệ toạ độ, nhưng việc sử dụng nhiều hệ toạ độ khác nhau trong cùng một tình huống là không hiếm gặp trong thực tiễn. Điều này được thể hiện rõ khi HS trả lời câu hỏi Vận dụng 1 và GV nên nhấn mạnh với HS về điều này.
4. GV khuyến khích HS tìm hiểu thêm các hình ảnh trong thực tiễn về hệ toạ độ trong
không gian, ví dụ như quan sát ba đường thẳng đồng quy và đôi một vuông góc với nhau trong không gian. Khi HS đã có cảm nhận về hệ toạ độ trong không gian, GV có thể yêu cầu HS xác định toạ độ (một cách tương đối) của một số vật thể đối với hệ toạ độ đó.
5. GV chuẩn bị: SGK, giáo án, hình ảnh liên quan đến các nội dung trong bài.
III. GỢI Ý DẠY HỌC 1. Thời lượng Dự kiến phân bổ thời gian: 3 tiết. Cụ thể như sau: – Tiết 1: Từ đầu đến hết Nhận xét sau Luyện tập 3; – Tiết 2: Từ Ví dụ 4 đến
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 3 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Từ đầu đến hết Nhận xét sau Luyện tập 3;
– Tiết 2: Từ Ví dụ 4 đến hết Luyện tập 5;
– Tiết 3: Từ HĐ4 đến hết và chữa một số bài tập.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Dẫn dắt HS đến khái niệm hệ trục tọa độ và tọa độ của điểm trong không gian., GV có thể nhắc lại khái niệm tọa độ của một điểm trong mặt phẳng và nhấn mạnh rằng tọa độ của một điểm cho biết chính xác vị trí của điểm đó đối với các mốc đã lựa chọn. Từ đó GV đặt câu hỏi “Có cách nào tương tự để xác định chính xác vị trí của một điểm trong không gian hay không?” và dẫn tới nội dung của bài học.
1. HỆ TRỤC TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
HĐ1. Hình thành khái niệm hệ trục tọa độ trong không gian, Dẫn dắt HS đến định nghĩa về hệ trục tọa độ trong không gian và một số khái niệm liên quan., GV triển khai như trong SGK. GV có thể nhắc lại định nghĩa về mặt phẳng tọa độ (đã học ở lớp 8 và lớp 10) để HS có cơ sở trả lời các câu hỏi trong HĐ1. Sau khi kết thúc HĐ1, GV dẫn tới định nghĩa về hệ tọa độ trong không gian và nhấn mạnh rằng hệ tọa độ trong không gian có thể nhận được bằng cách “kết hợp” các hệ tọa độ trong mặt phẳng. Gợi ý. a) Các mặt phẳng tọa độ là $(Oxy)$, $(Oyz)$ và $(Ozx)$. b) Các mặt phẳng tọa độ có vuông góc với nhau. Sử dụng tính chất: “Nếu mặt phẳng này chứa một đường thẳng vuông góc với
mặt phẳng kia thì hai mặt phẳng vuông góc với nhau”. Khung kiến thức, Định nghĩa về hệ trục toạ độ trong không gian, gốc toạ độ và mặt phẳng toạ độ., GV trình b
mặt phẳng kia thì hai mặt phẳng vuông góc với nhau”.
Khung kiến thức, Định nghĩa về hệ trục toạ độ trong không gian, gốc toạ độ và mặt phẳng toạ độ., GV trình bày theo SGK. GV có thể nhấn mạnh thêm về sự tương đồng giữa hệ trục toạ độ trong không gian và hệ trục toạ độ trong mặt phẳng đã học trước đây.
?, HS nhận biết được hình ảnh về hệ toạ độ trong không gian trong thực tiễn., GV gợi ý HS tìm các đường thẳng đôi một vuông góc trong Hình 2.34, từ đó đưa ra câu trả lời. Gợi ý. Hình ảnh góc căn phòng trong tình huống mở đầu có gợi lên hình ảnh về hệ toạ độ trong không gian. Có thể chọn gốc toạ độ là góc phòng, các trục toạ độ là các đường mép tường. Khi đó các mặt phẳng toạ độ là hai mặt tường và mặt sàn nhà.
Ví dụ 1, HS nhận biết được hệ toạ độ trong không gian có thể được thiết lập từ các yếu tố của các hình hình học như hình lập phương hay hình hộp chữ nhật., GV triển khai theo SGK. GV nhấn mạnh đến các thành phần không thể thiếu của một hệ toạ độ trong không gian, đó là các trục toạ độ (đôi một vuông góc tại gốc) và các vectơ đơn vị trên mỗi trục.
Luyện tập 1, GV vẽ hình minh hoạ và yêu cầu hai HS lên bảng trình bày. Gợi ý. Có, hệ toạ độ gồm các trục $CB$, $CD$, $CC'$ (đôi một vuông góc tại $C$); các vectơ đơn vị lần lượt cùng hướng với các vectơ $\overrightarrow{CB}$, $\overrightarrow{CD}$, $\overrightarrow{CC'}$.
2. TOẠ ĐỘ CỦA ĐIỂM, TOẠ ĐỘ CỦA VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN
| HĐ2. Hình thành khái niệm toạ độ của vectơ trong không gian | HS nhận biết được toạ độ của một điểm trong không gian đối với một hệ toạ độ cho trước. | – GV triển khai như trong SGK.
– GV chú ý:
+ Toạ độ của một điểm trong mặt phẳng được định nghĩa theo cách thuần tuý hình học, tức là sử dụng hình chiếu vuông góc của một điểm trên mỗi trục toạ độ (lớp 8). |
| | | Cách định nghĩa toạ độ trong không gian ở HĐ này sử dụng khái niệm vectơ trong không gian, từ đó suy ra ý nghĩa hình học của toạ độ ở phần sau. + Sau HĐ2,
| | | Cách định nghĩa toạ độ trong không gian ở HĐ này sử dụng khái niệm vectơ trong không gian, từ đó suy ra ý nghĩa hình học của toạ độ ở phần sau. + Sau HĐ2, GV nhấn mạnh rằng các hệ số $x,y,z$ là duy nhất. Kết quả này trên thực tế là một hệ quả được suy ra từ tính chất của ba vectơ "không đồng phẳng" $\vec i,\vec j,\vec k$. Gợi ý: a) Có (áp dụng quy tắc hình hộp). b) Mỗi vectơ $\overrightarrow {OA}$, $\overrightarrow {OB}$, $\overrightarrow {OC}$ lần lượt cùng phương với các vectơ $\vec i$, $\vec j$, $\vec k$. |
| Khung kiến thức | Định nghĩa về toạ độ của một điểm trong không gian. | GV phát biểu như trong SGK. |
| | HS xác định được toạ độ của một điểm đặc biệt bằng định nghĩa. | GV gọi một HS trả lời. Trên thực tế, HS có thể dự đoán được đáp án dựa trên kiến thức đã biết trong mặt phẳng. Tuy nhiên sẽ có trường hợp HS chỉ nêu hai toạ độ thay vì ba. Trong trường hợp đó GV nhắc HS rằng trong không gian, toạ độ của một điểm là một bộ gồm ba số. Gợi ý. Vì $\overrightarrow {OO} = \vec 0 = 0\vec i + 0\vec j + 0\vec k$ nên toạ độ của gốc O là $\left( {0;;0;;0} \right)$. |
| Ví dụ 2 | HS xác định được toạ độ của một điểm trong một trường hợp cụ thể. | GV triển khai theo SGK. GV nhấn mạnh rằng để xác định toạ độ của điểm $M$ trong không gian ta cần biểu diễn vectơ $\overrightarrow {OM}$ qua các vectơ đơn vị. |
| Luyện tập 2 | | GV yêu cầu HS làm theo cặp và kiểm tra chéo. Gợi ý. Thực hiện tương tự Ví dụ 2, toạ độ của điểm N là $\left( {2;;5;;4} \right)$. |
Tiết 2 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nhắc lại kiến thức, HS nhắc lại định nghĩa về hệ toạ độ trong không gian và toạ độ của một điểm trong không
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nhắc lại kiến thức, HS nhắc lại định nghĩa về hệ toạ độ trong không gian và toạ độ của một điểm trong không gian., GV gọi một số HS phát biểu và nhận xét.
Ví dụ 3, HS giải thích được ý nghĩa hình học của toạ độ của một điểm trong một trường hợp cụ thể., GV triển khai theo SGK. Chú ý rằng nếu $\overrightarrow{OM} = x\vec{i}$ thì toạ độ của $M$ là $(x; 0; 0)$.
Luyện tập 3, GV gợi ý HS áp dụng quy tắc hình bình hành cho các hình chữ nhật $OB'C'D'$, $OABB'$ và $OADD'$, sau đó sử dụng các kết quả đã có trong Ví dụ 3. Gợi ý. Trong hình bình hành $OB'C'D'$ có $\overrightarrow{OC'} = \overrightarrow{OD'} + \overrightarrow{OB'} = 2\vec{i} + 3\vec{j}$, suy ra điểm $C'$ có toạ độ là $(2; 3; 0)$. Tương tự, điểm $B$ có toạ độ là $(0; 3; 5)$ và điểm $D$ có toạ độ là $(2; 0; 5)$.
Nhận xét, HS nhận biết ý nghĩa hình học của toạ độ một điểm trong không gian., Sau khi kết thúc Ví dụ 3 và Luyện tập 3, GV nhấn mạnh rằng các điểm $D', B', A$ là hình chiếu vuông góc của điểm $C$ trên các trục toạ độ, các điểm $B, D, C'$ là hình chiếu vuông góc của điểm $C$ trên các mặt phẳng toạ độ. Trong trường hợp tổng quát ta có các khẳng định trình bày như trong SGK.
Vận dụng 1, HS sử dụng được kiến thức về toạ độ của một điểm trong một tình huống thực tế., GV gợi ý HS sử dụng hệ toạ độ đã có khi trả lời câu hỏi ở Mục 1. Gợi ý. Có thể chọn hệ trục toạ độ với các trục trùng với các mép tường: $Ox$ hướng về phía trước trang giấy, $Oy$ hướng về bên phải và $Oz$ hướng lên trên, đơn vị trên mỗi trục lấy theo mét,
| | | khi đó toạ độ của bóng đèn là $\left( {1;1,5;2} \right)$. Chú ý. Tuỳ thuộc vào cách chọn các trục toạ độ và đơn vị trên các trục mà toạ độ của bóng đèn là
| | | khi đó toạ độ của bóng đèn là $\left( {1;1,5;2} \right)$.
Chú ý. Tuỳ thuộc vào cách chọn các trục toạ độ và đơn vị trên các trục mà toạ độ của bóng đèn là khác nhau. Vì vậy GV nhấn mạnh với HS rằng, toạ độ của một điểm hoàn toàn phụ thuộc vào việc chọn hệ trục toạ độ.
HĐ3. Hình thành khái niệm toạ độ của vectơ trong không gian
Gợi ý. Gọi $\left( {x;y;z} \right)$ là toạ độ của điểm $M$ thì $\overrightarrow {OM} = x\vec i + y\vec j + z\vec k$, suy ra $\vec a = x\vec i + y\vec j + z\vec k$.
Sau khi HS thực hiện xong HĐ3, GV cũng nhấn mạnh bộ ba số $(x,y,z)$ là duy nhất, từ đó dẫn tới khái niệm toạ độ của vectơ.
Khung kiến thức
Nhận xét
Ví dụ 4
Luyện tập 4
Gợi ý. $\vec i + 2\vec j + 5\vec k = (1;2;5)$.
Tiết 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN HD4. Thiết lập toạ độ của vectơ theo toạ độ hai đầu mút, HS giải thích được cách xác định toạ độ của một ve
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
HD4. Thiết lập toạ độ của vectơ theo toạ độ hai đầu mút, HS giải thích được cách xác định toạ độ của một vectơ khi biết toạ độ của hai đầu mút., GV triển khai theo SGK. Gợi ý. a) $\overrightarrow{OM} = x\vec{i} + y\vec{j} + z\vec{k}$ ; $\overrightarrow{ON} = x'\vec{i} + y'\vec{j} + z'\vec{k}$. b) Có $\overrightarrow{MN} = \overrightarrow{ON} - \overrightarrow{OM}$ $= (x' - x)\vec{i} + (y' - y)\vec{j} + (z' - z)\vec{k}$ , suy ra toạ độ của $\overrightarrow{MN}$ là $(x' - x; y' - y; z' - z)$.
Khung kiến thức, Công thức biểu diễn toạ độ của một vectơ qua toạ độ của hai đầu mút., – GV trình bày như trong SGK. – GV có thể gọi một số HS phát biểu bằng lời công thức đã nêu.
Ví dụ 5, HS sử dụng được công thức biểu diễn toạ độ của một vectơ qua toạ độ của hai đầu mút để xác định toạ độ của vectơ hoặc toạ độ của điểm., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 5, GV hướng dẫn HS tự thực hiện. Gợi ý. Vì $\overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BC} = (4; -5; 4)$ nên $D(5; -5; 6)$. Vì $\overrightarrow{DD'} = \overrightarrow{AA'} = (4; 0; -1)$ nên $D'(9; -5; 5)$.
Vận dụng 2, HS sử dụng được khái niệm về toạ độ của vectơ trong không gian để trả lời một câu hỏi liên quan đến thực tiễn., GV nhắc lại khái niệm về vectơ biểu diễn độ dịch chuyển và gợi ý HS xác định phương, hướng và độ lớn của vectơ đó. Gợi ý. Gọi vectơ biểu diễn độ dịch chuyển của máy bay trong nửa giờ là $\overrightarrow{AB}$ thì $\overrightarrow{AB}$ cùng hướng với vectơ đơn vị $\vec{j}$ và có độ dài bằng quãng đường máy bay di chuyển trong nửa giờ đó, tức là bằng: $890 \cdot 0{,}5 = 445$ (km). Do đó $\overrightarrow{AB} = 445\vec{j}$ , suy ra $\overrightarrow{AB}$ có toạ độ là $(0; 445; 0)$.
Bài tập 2.14, HS nhận biết được hình ảnh về hệ trục toạ độ trong thực tiễn., GV yêu cầu HS làm theo nhóm và gọi các nhóm lên bảng trình bày lời giải. Bài tập 2.
Bài tập 2.14, HS nhận biết được hình ảnh về hệ trục toạ độ trong thực tiễn., GV yêu cầu HS làm theo nhóm và gọi các nhóm lên bảng trình bày lời giải.
Bài tập 2.16, HS xác định được toạ độ của một số điểm cụ thể trong không gian., GV yêu cầu HS tự thực hiện, sau đó gọi hai HS trình bày lời giải trước lớp.
Bài tập 2.18, HS sử dụng được mối liên hệ giữa toạ độ của vectơ và toạ độ của điểm để xác định toạ độ của một số điểm trong không gian., GV có thể yêu cầu HS xem lại Ví dụ 5 và Luyện tập 5 như là một gợi ý để giải bài tập này.
3. Phân loại bài tập
– Bài tập về hệ toạ độ trong không gian: Các bài tập 2.13, 2.14.
– Bài tập về toạ độ của điểm trong không gian: Các bài tập 2.16, 2.17, 2.18, 2.19.
– Bài tập về toạ độ của vectơ trong không gian: Các bài tập 2.15, 2.18.
– Bài tập vận dụng: Các bài tập 2.14, 2.19.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
2.13. Các mệnh đề đúng là a, d.
2.14. Trục $Ox$ là mép trần nhà nằm trên bức tường chứa bức tranh, trục $Oy$ là mép còn lại của bức tường chứa bức tranh và trục $Oz$ là mép trần nhà còn lại.
2.15. a) $(4; 2; -5)$; b) $(0; 0; 0)$; c) $(-10; 3; -7)$.
2.16. a) $(0; 0; 0)$; b) $(2; 0; 0)$; c) $(0; -3; 0)$.
2.17. Thực hiện tương tự Ví dụ 3 và Luyện tập 3, ta được:
$A(0; 0; 0), C'(2; 4; 3), C(2; 4; 0), B'(0; 4; 3), D'(2; 0; 3)$.
2.18. a) Vì $OABC$ là hình bình hành nên $\overrightarrow{OC} = \overrightarrow{AB} = (-1; 2; 1)$, suy ra $C(-1; 2; 1)$.
b) Ta có $\overrightarrow{OO'} = \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{BB'} = \overrightarrow{CC'} = (3; -5; 5)$, từ đó tính được
$O'(3; -5; 5), A'(4; -4; 4), B'(3; -2; 5)$.
2.19. Gọi $M$ là điểm biểu diễn vị trí của máy bay. Khi máy bay di chuyển trên đường băng thì $M$ luôn thuộc mặt phẳng $(Oxy)$, do đó cao độ của $M$ bằng 0. Vậy toạ độ của $M$ có dạng $(x; y; 0)$.
Bài 8. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Nhận biết được biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ trong không gian, t
Bài 8. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biết được biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ trong không gian, thể hiện được các phép toán vectơ theo toạ độ.
Xác định được độ dài của vectơ khi biết toạ độ của hai đầu mút.
Vận dụng được biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ để giải một số bài toán có liên quan đến thực tiễn.
2. Về phẩm chất, năng lực
Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt bài học).
Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực mô hình hoá toán học (thông qua việc sử dụng các kiến thức liên môn và kiến thức thực tế để trả lời câu hỏi trong tình huống mở đầu và trong Mục 3 của bài học).
Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (xuyên suốt bài học).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Bài học này trình bày biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ (phép cộng/trừ hai vectơ, phép nhân một số với một vectơ và tích vô hướng của hai vectơ) đã học trong Bài 6. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ trong không gian hoàn toàn tương tự biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ trong mặt phẳng (ngoại trừ việc có 3 toạ độ thay vì 2). Do vậy HS có thể dễ dàng thừa nhận các biểu thức đó mà không gặp khó khăn nào. Đối với HS đại trà, thay vì yêu cầu HS chứng minh các biểu thức toạ độ một cách chặt chẽ, GV có thể dành thời gian để HS làm thêm các ví dụ và bài tập có sử dụng các biểu thức toạ độ đó.
Có hai cách để thiết lập biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian. Cách được trình bày trong bài học này là sử dụng tính chất phân phối của tích vô hướng đối với phép cộng vectơ mà ta đã thừa nhận trong Bài 6 (xem HD2). Một cách tiếp cận khác là sử dụng định lí côsin như trong trường hợp của mặt phẳng. Cách tiếp cận này cho phép ta không cần thừa nhận bất cứ tính chất nào của tích vô hướng, tuy nhiên nó tương đối phức tạp đối với phần lớn HS và do đó không được trình bày trong bài học này.
Khi đã có biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ, ta có thể đại số hoá nhiều bài toán hình học và đưa ra lời giải gồm các biến đổi đại số thuần tuý. Nếu có th
Khi đã có biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ, ta có thể đại số hoá nhiều bài toán hình học và đưa ra lời giải gồm các biến đổi đại số thuần tuý. Nếu có thời gian, GV nên trình bày thêm những bài toán như vậy để HS thấy được ứng dụng của phương pháp toạ độ trong không gian.
GV khuyến khích HS tìm hiểu thêm về các ứng dụng của biểu thức toạ độ của vectơ trong thực tiễn, ví dụ như tính khoảng cách giữa hai điểm hoặc tính góc giữa hai đường thẳng trong không gian.
GV chuẩn bị: SGK, giáo án, hình ảnh liên quan đến các nội dung trong bài.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 3 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Từ đầu đến hết Mục 1;
– Tiết 2, 3: Mục 2, 3 và chữa một số bài tập.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Tính toán các kích thước của vật thể sau khi đã mô hình hoá, từ đó dẫn tới nhu cầu hình thành biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ., GV mô tả tình huống và có thể yêu cầu HS dựa vào các tính chất hình học của lăng trụ đứng tam giác để xác định toạ độ các đỉnh của hình lăng trụ. Đến lúc này GV có thể đặt câu hỏi về cách tính khoảng cách giữa hai điểm khi biết toạ độ của hai điểm đó và dẫn dắt HS đến nội dung của bài học.
1. BIỂU THỨC TOẠ ĐỘ CỦA PHÉP CỘNG HAI VECTƠ, PHÉP TRỪ HAI VECTƠ, PHÉP NHÂN MỘT SỐ VỚI MỘT VECTƠ
HĐ1. Hình thành biểu thức toạ độ của phép cộng hai vectơ, phép trừ hai vectơ,, HS giải thích được biểu thức toạ độ của phép cộng/trừ hai vectơ và phép nhân một số với một vectơ trong trường hợp cụ thể, từ đó thừa nhận, – GV triển khai như trong SGK. Chú ý rằng HĐ1 hoàn toàn tương tự như hoạt động dẫn tới biểu thức toạ độ của các phép toán tương ứng trong mặt phẳng.
| phép nhân một số với một vectơ trong không gian | biểu thức tọa độ của các phép toán trên trong trường hợp tổng quát. | – Trước khi bắt đầu, GV có thể (yêu cầ
| phép nhân một số với một vectơ trong không gian | biểu thức tọa độ của các phép toán trên trong trường hợp tổng quát. | – Trước khi bắt đầu, GV có thể (yêu cầu HS) nhắc lại định nghĩa về tọa độ của vectơ trong không gian.
Gợi ý. a) $\vec{a} = \vec{i} + 5\vec{k}$ ; $\vec{b} = \vec{i} + 3\vec{j} + 9\vec{k}$.
b) Ta có:
$\vec{a} + \vec{b} = 2\vec{i} + 3\vec{j} + 14\vec{k}$ nên tọa độ của $\vec{a} + \vec{b}$ là $(2; 3; 14)$; $2\vec{a} = 2\vec{i} + 10\vec{k}$ nên tọa độ của $2\vec{a}$ là $(2; 0; 10)$.
– Đối với HS khá, giỏi, sau khi kết thúc HĐ1, GV có thể yêu cầu HS dự đoán biểu thức tọa độ của các phép toán cộng/trừ vectơ và phép nhân một số với một vectơ. |
| Khung kiến thức | Biểu thức tọa độ của phép cộng/trừ hai vectơ và phép nhân một số với một vectơ. | – GV trình bày theo SGK.
– GV có thể nhấn mạnh sự tương tự giữa các biểu thức tọa độ này với các biểu thức tọa độ trong mặt phẳng để HS dễ dàng ghi nhớ các công thức. |
| | HS xác định được tọa độ của vectơ đối của một vectơ. | GV gợi ý HS viết $-\vec{a}$ thành $(-1)\vec{a}$ và áp dụng biểu thức tọa độ của phép nhân một số với một vectơ.
Gợi ý. $-\vec{a}$ có tọa độ là $(-x; -y; -z)$. |
| Nhận xét | HS nhận biết được dấu hiệu (dạng tọa độ) để hai vectơ cùng phương. | GV có thể yêu cầu HS nhắc lại điều kiện để hai vectơ (trong không gian) cùng phương, từ đó sử dụng biểu thức tọa độ của phép nhân một số với một vectơ để suy ra kết quả. |
| Ví dụ 1 | HS sử dụng được biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ vừa học để tìm tọa độ của một số vectơ cụ thể. | GV triển khai theo SGK. |
| Luyện tập 1 | | GV chia lớp thành các nhóm nhỏ và yêu cầu mỗi nhóm trình bày lời giải trên bảng.
Gợi ý. $\vec{u} - 2\vec{v} + \vec{w} = (3; 7; 14)$. |
HĐ2. Thiết lập toạ độ trung điểm đoạn thẳng, toạ độ trọng tâm tam giác, HS thiết lập được biểu thức toạ độ trung điểm của đoạn thẳng và biểu thức toạ độ trọng t
HĐ2. Thiết lập toạ độ trung điểm đoạn thẳng, toạ độ trọng tâm tam giác, HS thiết lập được biểu thức toạ độ trung điểm của đoạn thẳng và biểu thức toạ độ trọng tâm của tam giác., GV triển khai theo SGK. Gợi ý. a) Gọi toạ độ của $M$ là $(x; y; z)$ thì $\overrightarrow{OM} = (x; y; z)$. Ta cũng có $\overrightarrow{OA} = (x_A; y_A; z_A)$ và $\overrightarrow{OB} = (x_B; y_B; z_B)$ nên $\frac{1}{2}(\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}) = \left( \frac{x_A + x_B}{2}; \frac{y_A + y_B}{2}; \frac{z_A + z_B}{2} \right)$. Từ đẳng thức $\overrightarrow{OM} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB})$ suy ra $x_M = \frac{x_A + x_B}{2}$; $y_M = \frac{y_A + y_B}{2}$ và $z_M = \frac{z_A + z_B}{2}$. b) Tương tự câu a.
Khung kiến thức, Biểu thức toạ độ trung điểm của đoạn thẳng và biểu thức toạ độ trọng tâm của tam giác., GV trình bày theo SGK.
Ví dụ 2, HS xác định được toạ độ trung điểm của đoạn thẳng và toạ độ trọng tâm của tam giác trong trường hợp cụ thể., GV hướng dẫn HS áp dụng các công thức vừa học để giải bài tập.
Luyện tập 2, HS áp dụng được các công thức vừa học để xác định được toạ độ của một điểm trong trường hợp cụ thể., GV gợi ý HS đặt toạ độ của điểm $C$ là $(x; y; z)$ và lập phương trình để tính $x, y, z$. Gợi ý. Từ giả thiết, ta có: $x_A + x_B + x = 3x_G$, suy ra $x = 3 \cdot 3 - 2 - 9 = -2$. Tương tự $y = -13$ và $z = 8$. Vậy $C(-2; -13; 8)$.
Tiết 2, 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 1. BIỂU THỨC TOẠ ĐỘ CỦA TÍCH VÔ HƯỚNG Nhắc lại kiến thức, HS nhắc lại biểu thức toạ độ của phép cộng/trừ
Tiết 2, 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
1. BIỂU THỨC TOẠ ĐỘ CỦA TÍCH VÔ HƯỚNG
Nhắc lại kiến thức, HS nhắc lại biểu thức toạ độ của phép cộng/trừ vectơ và phép nhân một số với một vectơ., GV gọi một số HS phát biểu và nhận xét.
HD3. Thiết lập biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian, HS giải thích được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian., Trước khi triển khai HD3, GV yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa và một số tính chất của tích vô hướng trong không gian. Gợi ý. a) Vì $\vec i$ có độ dài là 1 nên $\vec i \cdot \vec i = {\left
Khung kiến thức, Biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian., GV trình bày theo SGK. GV nhấn mạnh sự tương tự giữa biểu thức này và biểu thức đã học trong mặt phẳng.
Nhận xét, HS nhận biết được một số tính chất được suy ra từ biểu thức toạ độ của tích vô hướng., GV trình bày theo SGK.
Ví dụ 3, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian để tính, GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 3, GV yêu cầu HS xác định toạ độ của
góc giữa hai vectơ trong không gian và tính độ dài của một vectơ trong không gian khi biết toạ độ của các vectơ đó., $\vec{a}+\vec{b}$ và từ đó tính $(\vec{a}+\
góc giữa hai vectơ trong không gian và tính độ dài của một vectơ trong không gian khi biết toạ độ của các vectơ đó., $\vec{a}+\vec{b}$ và từ đó tính $(\vec{a}+\vec{b})^2$. Gợi ý. $(\vec{a}+\vec{b})^2 = 38$.
Ví dụ 4, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian để giải tam giác trong không gian., GV triển khai theo SGK.
Chú ý, Công thức tính khoảng cách giữa hai điểm khi biết toạ độ của mỗi điểm., GV trình bày theo SGK.
Luyện tập 4, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong không gian để giải tam giác trong không gian., GV hướng dẫn HS tự thực hiện theo cách làm trong Ví dụ 4. Có thể áp dụng công thức tính khoảng cách vừa nhắc đến trong phần Chú ý. Gợi ý. $BC = \sqrt{110}; \widehat{ABC} = 34,9^\circ; \widehat{ACB} = 24,2^\circ.$
3. VẬN DỤNG TOẠ ĐỘ CỦA VECTƠ TRONG MỘT SỐ BÀI TOÁN CÓ LIÊN QUAN ĐẾN THỰC TIỄN
Ví dụ 5, HS sử dụng được toạ độ của vectơ trong một tình huống có liên quan đến thực tiễn., GV trình bày theo SGK.
Luyện tập 5, GV yêu cầu HS tự thực hiện. Gợi ý. Gọi $D$ là vị trí của máy bay sau 10 phút tiếp theo. Khi đó $\overrightarrow{BD} = \overrightarrow{AB} = (140; 50; 1)$, suy ra $D(1080; 600; 9)$. Lưu ý rằng HS có thể sử dụng quan hệ $\overrightarrow{AD} = 2\overrightarrow{AB}$ hoặc nhận xét $B$ là trung điểm của $AD$ để tìm toạ độ của $D$.
Ví dụ 6, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng để trả lời câu hỏi trong tình huống mở đầu., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 6, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong tình huống thực tiễn., GV hướng dẫn HS tự thực hiện, chú ý rằng góc $\alpha$ cần tìm chính
Luyện tập 6, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng trong tình huống thực tiễn., GV hướng dẫn HS tự thực hiện, chú ý rằng góc $\alpha$ cần tìm chính là góc $O'A'B'$ (hoặc góc $OAB$). Gợi ý. $\alpha \approx 68,2^{\circ}$.
Ví dụ 7, HS biết cách xác định toạ độ của vật thể trong không gian ứng với một hệ toạ độ cho trước, từ đó biết cách tính khoảng cách giữa hai vật thể trong không gian., GV triển khai theo SGK. Lưu ý rằng bài toán sẽ hay hơn nếu không phát biểu câu a. Tuy nhiên việc tự thiết lập được hệ trục toạ độ trong không gian là một yêu cầu tương đối khó với HS, do đó câu a được đưa vào như là một gợi ý để HS trả lời câu b, câu hỏi chính của bài toán.
Luyện tập 7, GV yêu cầu HS tự thực hiện. Gợi ý. Khoảng cách từ hai chiếc khinh khí cầu đến điểm xuất phát lần lượt là $2{,}29$ km và $1{,}97$ km, do đó khinh khí cầu thứ nhất ở xa điểm xuất phát hơn.
Bài tập 2.20, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ trong một số trường hợp cụ thể., GV chia lớp thành các nhóm và gọi từng nhóm trình bày lời giải trên bảng; các nhóm nhận xét cho nhau.
Bài tập 2.22, HS sử dụng được biểu thức toạ độ của tích vô hướng để giải tam giác trong không gian.
3. Phân loại bài tập
– Bài tập về biểu thức toạ độ của phép cộng/trừ vectơ, phép nhân một số với một vectơ, tích vô hướng của hai vectơ: Bài tập 2.20.
– Bài tập tổng hợp: Các bài tập 2.21, 2.22.
– Bài tập vận dụng: Các bài tập 2.23, 2.24.
– GV cho HS tóm tắt những kiến thức trọng tâm mà HS đã học trong chương II. – GV cho HS làm phần trắc nghiệm trên lớp, chọn lọc một số bài toán tự luận điển hìn
– GV cho HS tóm tắt những kiến thức trọng tâm mà HS đã học trong chương II.
– GV cho HS làm phần trắc nghiệm trên lớp, chọn lọc một số bài toán tự luận điển hình trong phần ôn tập chương này để chữa bài, số bài tập còn lại để HS tự luyện tập.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI A. Trắc nghiệm 2.25. D. 2.26. B. 2.27. D. 2.28. B. 2.29. C. 2.30. C. 2.31. A. 2.32. B. 2.33. B. 2.34. A. B. Tự luận 2.35. Gọi $O
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
A. Trắc nghiệm
2.25. D.
2.26. B.
2.27. D.
2.28. B.
2.29. C.
2.30. C.
2.31. A.
2.32. B.
2.33. B.
2.34. A.
B. Tự luận
2.35. Gọi $O$ là giao điểm của $AC$ và $BD$ thì $O$ là trung điểm của $AC$ và $BD$.
Ta có: $\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SC} = 2\overrightarrow{SO}$ và $\overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SD} = 2\overrightarrow{SO}$. Do đó $\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SC} = \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SD}$.
2.36. Ta có:
$\overline{MN} = \overline{MA} + \overline{AD} + \overline{DN} \Rightarrow 2\overline{MN} = 2\overline{MA} + 2\overline{AD} + 2\overline{DN}$ và $\overline{MN} = \overline{MB} + \overline{BC} + \overline{CN}$.
Khi đó $3\overline{MN} = (\overline{MB} + 2\overline{MA}) + (\overline{CN} + 2\overline{DN}) + 2\overline{AD} + \overline{BC} = 2\overline{AD} + \overline{BC}$.
Suy ra $\overline{MN} = \frac{2}{3}\overline{AD} + \frac{1}{3}\overline{BC}$.
2.37. a) Vì $\overline{GB} + \overline{GD} + \overline{GA'} = \vec{0}$ nên $\overline{GA} + \overline{AB} + \overline{GA} + \overline{AD} + \overline{GA} + \overline{AA'} = \vec{0}$.
Suy ra $\overline{AG} = \frac{1}{3}(\overline{AB} + \overline{AD} + \overline{AA'})$.
b) Theo câu a và theo quy tắc hình hộp thì $\overline{AC'} = \overline{AB} + \overline{AD} + \overline{AA'} \Rightarrow \overline{AC'} = 3\overline{AG}$.
Do đó ba điểm $A, G, C'$ thẳng hàng.
2.38. a) $G\left(\frac{2}{3}; 0; \frac{4}{3}\right)$.
b) Vì $M$ thuộc $Oz$ nên toạ độ của $M$ có dạng $M(0; 0; t)$. Suy ra $\overline{BM} = (-1; -1; t+1)$ mà $\overline{AC} = (-3; 1; -1)$ nên $\overline{BM} \cdot \overline{AC} = 3 - 1 - t - 1 = 1 - t = 0 \Leftrightarrow t = 1$. Vậy $M(0; 0; 1)$.
2.39. Ta có:
$\overline{OB} = \overline{OA} + \overline{OC} = (1; 5; 4) \Rightarrow B(1; 5; 4)$; $\overline{OA'} = \overline{OA} + \overline{OO'} = (3; 1; 3) \Rightarrow A'(3; 1; 3)$;
$\overline{OC'} = \overline{OC} + \overline{OO'} = (0; 0; 5) \Rightarrow C'(0; 0; 5)$;
$\overline{OB'} = \overline{OA} + \overline{OC} + \overline{OO'} = (2; 3; 6) \Rightarrow B'(2; 3; 6)$.
2.40. a) $\vec{u} = (-4; -1; 4)$. b) $|\vec{u}| = \sqrt{16 + 1 + 16} = \sqrt{33}$. c) $\cos(\vec{a}, \vec{b}) = \frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{a}| \cdot |\v
2.40. a) $\vec{u} = (-4; -1; 4)$.
b) $|\vec{u}| = \sqrt{16 + 1 + 16} = \sqrt{33}$.
c) $\cos(\vec{a}, \vec{b}) = \frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{a}| \cdot |\vec{b}|} = \frac{-\sqrt{3}}{3}$.
2.41. a) Ta có $\overrightarrow{AB} = (-3; -3; 3) \Rightarrow AB = |\overrightarrow{AB}| = \sqrt{9 + 9 + 9} = 3\sqrt{3}$.
b) Vì $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CM} = \vec{0}$ nên $\overrightarrow{CM} = -\overrightarrow{AB} = (3; 3; -3) \Rightarrow M(3; 1; 0)$.
c) Vì $A, B, N$ thẳng hàng nên $\overrightarrow{AN}$ và $\overrightarrow{AB}$ cùng phương.
Theo giả thiết, $N$ thuộc mặt phẳng toạ độ $(Oxy)$ nên $N(a; b; 0)$.
Do đó $\frac{a-4}{-3} = \frac{b-2}{-3} = \frac{0+1}{3} \Rightarrow a=3; b=1 \Rightarrow N(3; 1; 0)$.
2.42. a) Chọn hệ trục toạ độ $Oxyz$ sao cho $O$ là góc nhà phía trên trần nhà (điểm giao của hai bức tường và trần nhà) và trục $Ox$ là giao của bức tường bên trái với trần nhà; trục $Oy$ là điểm giao của bức tường bên phải với trần nhà; trục $Oz$ là giao của hai bức tường; đơn vị trên mỗi trục đều là mét. Khi đó, toạ độ của chiếc đèn ở vị trí ban đầu là $A(1,2; 1,6; 0,5)$. Toạ độ của chiếc đèn ở vị trí mới là $B(1,5; 1,5; 0,4)$.
b) Khoảng cách giữa hai vị trí của chiếc đèn là:
$AB = |\overrightarrow{AB}| = \frac{\sqrt{11}}{10} \approx 0,3 \text{ (m)}$.
Chương III. CÁC SỐ ĐẶC TRƯNG ĐO MỨC ĐỘ PHÂN TÁN CỦA MẪU SỐ LIỆU GHÉP NHÓM A TỔNG QUAN 1 Vị trí, vai trò của chương Phần thống kê trong CT GDPT môn Toán bậc THPT
Chương III. CÁC SỐ ĐẶC TRƯNG ĐO MỨC ĐỘ PHÂN TÁN CỦA MẪU SỐ LIỆU GHÉP NHÓM
A TỔNG QUAN
1 Vị trí, vai trò của chương
Phần thống kê trong CT GDPT môn Toán bậc THPT hoàn toàn trình bày về các số đặc trưng của mẫu số liệu, bao gồm mẫu số liệu không ghép nhóm và mẫu số liệu ghép nhóm. Các số đặc trưng cho mẫu số liệu không ghép nhóm được trình bày trong Chương trình Toán lớp 10. Các số đặc trưng đo xu thế trung tâm của mẫu số liệu ghép nhóm (trung bình, trung vị, tứ phân vị và mốt) được giới thiệu trong Chương trình Toán lớp 11. Chương này cũng là toàn bộ nội dung phần thống kê của lớp 12, sẽ giới thiệu về các số đặc trưng đo mức độ phân tán của mẫu số liệu ghép nhóm bao gồm khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị, phương sai và độ lệch chuẩn.
2 Cấu tạo chương
Chương này gồm 2 bài học và phần Bài tập cuối chương với tổng thời lượng là 4 tiết. Phân bố thời lượng cụ thể như sau:
Bài 9. Khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị 1 tiết
Bài 10. Phương sai và độ lệch chuẩn 2 tiết
Bài tập cuối chương III 1 tiết.
3 Một số điểm cần lưu ý
– Khi có mẫu số liệu gốc $x_1, x_2,..., x_n$ ta sẽ tính được các số đặc trưng đo độ phân tán của mẫu số liệu này. Tuy nhiên, trong một số trường hợp ta chỉ có mẫu số liệu ghép nhóm. Các số đặc trưng đo mức độ phân tán của mẫu số liệu ghép nhóm là xấp xỉ cho các số đặc trưng đo mức độ phân tán của mẫu số liệu gốc.
– Đối với số liệu liên tục, các nhóm số liệu có thể được cho dưới dạng $[a; b)$, $(a; b]$, $[a; b]$, $(a; b)$ với $a, b \in \mathbb{R}$. Tuy nhiên, để đơn giản, SGK quy ước nhóm số liệu được cho dưới dạng $[a; b)$, riêng nhóm số liệu cuối cùng có thể là $[a; b]$.
– Ta cần phải hiệu chỉnh mẫu số liệu ghép nhóm trước khi tính các số đặc trưng cho mẫu số liệu ghép nhóm của số liệu rời rạc.
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC Bài KHOẢNG BIÊғN THIÊN VÀ KHOẢNG TỨ PHÂN tiết) 9. VỊ (1 I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Tính được khoảng biến thiên, khoả
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài KHOẢNG BIÊғN THIÊN VÀ KHOẢNG TỨ PHÂN tiết) 9. VỊ (1
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Tính được khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm. - Hiểu được ý nghĩa, vai trò của khoảng biến thiên, khoảng tứ phân vị trong việc
đo mức độ phân tán của mẫu số liệu ghép nhóm.
2. Về năng lực, phẩm chất
Rèn luyện năng lực giao tiếp toán học thông qua việc đọc mẫu số liệu ghép nhóm;
rèn luyện năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc tính toán khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị cho mẫu số liệu ghép nhóm để giải quyết các câu hỏi thực tế. - Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo
cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
HS cần ôn lại cách tính khoảng biến thiên, tứ phân vị của mẫu số liệu không ghép
nhóm đã được học trong Chương trình Toán lớp 10 và ý nghĩa của các số đặc trưng đó trong việc đo mức độ phân tán. - Trong một số tài liệu, để tìm khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm người ta
chọn trong mỗi nhóm một điểm đại diện xi và định nghĩa khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là R max x. i x Tuy nhiên, định nghĩa khoảng biến
i i n
1 d d 1 i n
thiên của mẫu số liệu ghép nhóm như trình bày ở SGK là phổ biến hơn. - Khoảng biến thiên còn được gọi là biên độ.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 1 tiết.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Khơi gợi động cơ, đưa ra một tình huống dẫn đến yêu cầu c
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Khơi gợi động cơ, đưa ra một tình huống dẫn đến yêu cầu cần định nghĩa các số đặc trưng đo mức độ phân tán cho mẫu số liệu ghép nhóm., – Nhắc lại các số đặc trưng đo mức độ phân tán cho mẫu số liệu không ghép nhóm đã học. – Do ta không có mẫu số liệu gốc nên không tính được các số đặc trưng này. Vì vậy, ta cần tìm cách tính các số đặc trưng này cho mẫu số liệu ghép nhóm.
1. KHOẢNG BIẾN THIÊN
HĐ1 và Khung kiến thức, Dẫn dắt và đưa ra định nghĩa khoảng biến thiên cho mẫu số liệu ghép nhóm., GV hướng dẫn HS thực hiện như SGK. Gợi ý HĐ1: a) Không thể tính chính xác khoảng biến thiên cho mẫu số liệu gốc do ta không biết các giá trị $x_i$. b) Giá trị bé nhất các $x_i$ có thể nhận là 30; giá trị lớn nhất của các $x_i$ thuộc $[38; 40)$. c) HS có thể đưa ra các phương án khác nhau. Hai phương án hay gặp là như định nghĩa ($40 - 30 = 10$) và phương án chọn điểm đại diện như trong Mục II.
Giúp HS hiểu được rằng khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm là xấp xỉ cho khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc., Gợi ý. Giả sử dãy $x_1, x_2,..., x_n$ đã được sắp xếp theo thứ tự không giảm. Khi đó giá trị chính xác của khoảng biến thiên là $x_n - x_1$. Do $x_n < a_{k+1}$ và $x_1 \ge a_1$ nên $x_n - x_1 < a_{k+1} - a_1$, hay khoảng biến thiên của mẫu số liệu ghép nhóm lớn hơn khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc.
Ví dụ 1, Hướng dẫn HS tính khoảng biến thiên cho mẫu số liệu ghép nhóm và đưa ra kết luận, GV hướng dẫn HS thực hiện như SGK.
về mức độ phân tán của mẫu số liệu dựa trên kết quả tính được. Luyện tập 1, HS luyện tập tính khoảng biến thiên cho mẫu số liệu ghép nhóm. GV cho HS thực hiện v
về mức độ phân tán của mẫu số liệu dựa trên kết quả tính được.
Luyện tập 1, HS luyện tập tính khoảng biến thiên cho mẫu số liệu ghép nhóm. GV cho HS thực hiện và gọi lên bảng trình bày. Gợi ý. a) $R = 45 - 25 = 20$; b) Khoảng biến thiên của mẫu số liệu gốc là $43 - 27 = 16$.
2. KHOẢNG TỨ PHÂN VỊ
HĐ2, Khung kiến thức, Ý nghĩa và Nhận xét, – Dẫn dắt và đưa ra định nghĩa khoảng tứ phân vị cho mẫu số liệu ghép nhóm. – Giúp HS hiểu được ý nghĩa, tính chất của khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm. Giá trị này là xấp xỉ cho khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu gốc.
Ví dụ 2, Hướng dẫn HS tìm khoảng tứ phân vị và đưa ra kết luận về mức độ phân tán của mẫu số liệu ghép nhóm.
Luyện tập 2, HS luyện tập tìm khoảng tứ phân vị và đưa ra kết luận về mức độ phân tán.
Vận dụng, HS vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết bài toán trong tình huống mở đầu.
Vây nếu dựa vào khoảng biến thiên để kết luận thì mẫu số liệu năm 2021 phân tán hơn. – Dựa vào khoảng tứ phân vị: Với mẫu số liệu năm 2021: $Q_1 = 33,375; Q_2 \
Vây nếu dựa vào khoảng biến thiên để kết luận thì mẫu số liệu năm 2021 phân tán hơn.
– Dựa vào khoảng tứ phân vị:
Với mẫu số liệu năm 2021:
$Q_1 = 33,375; Q_2 \approx 38,33; \Delta_Q \approx 4,96$.
Với mẫu số liệu năm 2022:
$Q_1 = 33,25; Q_2 = 36,625; \Delta_Q = 3,375$.
Nếu dựa vào khoảng tứ phân vị thì mẫu số liệu năm 2021 phân tán hơn.
3. Phân loại bài tập
– Bài này gồm ba bài tập. Các bài tập nhắm vào yêu cầu cần đạt cơ bản là tính và hiểu được ý nghĩa của các số đặc trưng khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm để đo mức độ phân tán.
– GV có thể giao cả ba bài tập cho HS làm ở nhà.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
3.1. a) Giá trị lớn nhất là 101 nên các nhóm gồm [40; 50), [50; 60), [60; 70), [70; 80), [80; 90), [90; 100), [100; 110). Số giá trị của mẫu thuộc mỗi nhóm tương ứng là 2, 5, 7, 5, 0, 0, 1.
Ta có mẫu số liệu ghép nhóm như sau:
Nhóm, [40; 50), [50; 60), [60; 70), [70; 80), [100; 110)
Tần số, 2, 5, 7, 5, 1
b) – Với mẫu số liệu gốc:
Giá trị lớn nhất là 101, nhỏ nhất là 42, do đó khoảng biến thiên $R = 101 - 42 = 59$.
Cỡ mẫu: $n = 20$ nên $Q_1 = \frac{x_5 + x_6}{2} = \frac{55 + 57}{2} = 56; Q_3 = \frac{x_{15} + x_{16}}{2} = \frac{73 + 75}{2} = 74$.
Do đó $\Delta_Q = 74 - 56 = 18$.
– Với mẫu số liệu ghép nhóm:
Khoảng biến thiên: $R = 110 - 40 = 70$.
Ta có: $Q_1 = 56; Q_3 = 72$ nên $\Delta_Q = 72 - 56 = 16$.
Bài 10. PHƯƠNG SAI VÀ ĐỘ LỆCH CHUẨN (2 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Tính được phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm. Hiểu được ý ngh
Bài 10. PHƯƠNG SAI VÀ ĐỘ LỆCH CHUẨN (2 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Tính được phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm.
Hiểu được ý nghĩa, vai trò của phương sai, độ lệch chuẩn trong việc đo mức độ phân tán của mẫu số liệu ghép nhóm và áp dụng vào các bài toán thực tế.
2. Về năng lực, phẩm chất – Rèn luyện năng lực giao tiếp toán học thông qua việc đọc mẫu số liệu ghép nhóm; rèn luyện năng lực mô hình hoá toán học và năng lực
2. Về năng lực, phẩm chất
– Rèn luyện năng lực giao tiếp toán học thông qua việc đọc mẫu số liệu ghép nhóm; rèn luyện năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc tính toán phương sai, độ lệch chuẩn cho mẫu số liệu ghép nhóm và áp dụng vào các bài toán đo mức độ rủi ro.
– Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– HS cần ôn lại cách tính phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu không ghép nhóm đã được học trong Chương trình Toán lớp 10 và ý nghĩa của các số đặc trưng đó trong việc đo mức độ phân tán.
– Trong một số tài liệu, người ta còn định nghĩa phương sai và độ lệch chuẩn như sau:
$\hat{s}^2 = \frac{m_1(x_1 - \bar{x})^2 + ... + m_k(x_k - \bar{x})^2}{n-1}, \hat{s} = \sqrt{\hat{s}^2}$
Để so sánh mức độ phân tán của hai mẫu số liệu thì dùng định nghĩa này và định nghĩa đưa ra trong SGK là như nhau. Tuy nhiên, định nghĩa như SGK tự nhiên hơn và dễ hiểu hơn với HS.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 2 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Mục 1;
– Tiết 2: Mục 2.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Khơi gợi động cơ, đưa ra một tình huống dẫn đến nhu cầu cần định nghĩa độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm để xấp xỉ cho độ lệch chuẩn của mẫu số liệu gốc mà ta không có., GV giới thiệu bài toán như SGK và có thể nhắc lại về phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu không ghép nhóm đã được học trong Chương trình Toán lớp 10.
1. PHƯƠNG SAI VÀ ĐỘ LỆCH CHUẨN HĐ1, Dẫn dắt để đưa ra định nghĩa phương sai, độ lệch chuẩn cho mẫu số liệu ghép nhóm., GV cho HS thực hiện như SGK. Gợi ý: a) Kh
1. PHƯƠNG SAI VÀ ĐỘ LỆCH CHUẨN
HĐ1, Dẫn dắt để đưa ra định nghĩa phương sai, độ lệch chuẩn cho mẫu số liệu ghép nhóm., GV cho HS thực hiện như SGK. Gợi ý: a) Không tính được phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu gốc do ta không biết các giá trị $x_i$. b) HS có thể đưa ra các phương án khác nhau. GV có thể phân tích và đưa ra ước lượng như định nghĩa.
Khung kiến thức, Nhận xét, Ý nghĩa và Chú ý, – Đưa ra định nghĩa phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm. – Giúp HS hiểu được ý nghĩa của phương sai, độ lệch chuẩn., – GV cho HS thực hiện như SGK. – Trong hai đại lượng này, người ta hay dùng độ lệch chuẩn hơn do nó cùng đơn vị đo với mẫu số liệu. Phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm là xấp xỉ cho phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu gốc.
Ví dụ 1, Hướng dẫn HS tính phương sai, độ lệch chuẩn cho mẫu số liệu ghép nhóm., GV cho HS thực hiện như SGK.
Luyện tập 1, HS luyện tập tính phương sai, độ lệch chuẩn cho mẫu số liệu ghép nhóm., GV cho HS thực hiện và gọi lên bảng trình bày. Gợi ý. Phương sai $s^2 \approx 0{,}0299$ và độ lệch chuẩn $s \approx 0{,}1729$. Phương sai và độ lệch chuẩn cho biết độ ổn định về thành tích của vận động viên.
Vận dụng, Giúp HS vận dụng kiến thức đã học để giải quyết bài toán trong tình huống mở đầu., GV cho HS thực hiện và gọi lên bảng trình bày. Gợi ý. Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm là $s \approx 0{,}1023 < 0{,}15$ nên chưa cần đưa máy đi sửa chữa.
Tiết 2 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 2. SỬ DỤNG PHƯƠNG SAI, ĐỘ LỆCH CHUẨN ĐO ĐỘ RỦI RO Ví dụ 2, Giúp HS thấy được vai trò của phương sai, độ lệc
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. SỬ DỤNG PHƯƠNG SAI, ĐỘ LỆCH CHUẨN ĐO ĐỘ RỦI RO
Ví dụ 2, Giúp HS thấy được vai trò của phương sai, độ lệch chuẩn trong việc đo độ rủi ro., GV cho HS thực hiện như SGK.
Ví dụ 3, Giúp HS thấy được có trường hợp không nên dùng phương sai, độ lệch chuẩn để đo độ rủi ro., GV cho HS thực hiện như SGK.
Nhận xét (GV có thể giới thiệu về hệ số biến thiên trong mục Em có biết?), Giúp HS hiểu được khi nào nên/không nên dùng phương sai, độ lệch chuẩn để đo độ rủi ro., GV cho HS thực hiện như SGK.
3. Phân loại bài tập
Bài này gồm 5 bài tập. Các bài tập nhắm vào các yêu cầu cần đạt cơ bản là tính và hiểu được ý nghĩa của các số đặc trưng phương sai, độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm.
GV có thể lựa chọn 2 hoặc 3 bài để giao cho HS làm ở nhà.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
3.4. a) Đếm số giá trị thuộc mỗi nhóm ta có mẫu số liệu ghép nhóm sau:
Nhóm số liệu, $[48{,}5; 49)$, $[49; 49{,}5)$, $[49{,}5; 50)$, $[50; 50{,}5)$, $[50{,}5; 51)$, $[51; 51{,}5)$
Số bao xi măng, 6, 2, 4, 4, 6, 8
b) Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu gốc là $s_1 \approx 0{,}934$. Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm là $s_2 \approx 0{,}929$. Giá trị của $s_2$ là giá trị xấp xỉ cho giá trị chính xác $s_1$.
3.5. Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm cho tuổi thọ của linh kiện điện tử được sản xuất bởi phân xưởng 1 là $s_1 \approx 0{,}5957$.
Phần B: Tự luận. Các bài tập cuối chương gồm 4 bài mang tính tổng hợp. Với thời lượng 1 tiết, GV có thể tổng kết kiến thức của chương, cho HS trả lời một số câu
Phần B: Tự luận. Các bài tập cuối chương gồm 4 bài mang tính tổng hợp.
Với thời lượng 1 tiết, GV có thể tổng kết kiến thức của chương, cho HS trả lời một số câu hỏi trắc nghiệm trong phần A và bài tập trong phần B. Các câu hỏi, bài tập còn lại có thể giao cho HS tự làm ở nhà.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
A. Trắc nghiệm
3.9. C. 3.10. C. 3.11. C. 3.12. B. 3.13. A.
B. Tự luận
3.14. Khoảng biến thiên là: $R = 7,5 - 5 = 2,5$.
Cỡ mẫu $n = 2 + 8 + 15 + 10 + 5 = 40$.
Tứ phân vị thứ nhất là $Q_1 = 6$. Tứ phân vị thứ ba là $Q_3 = 6,5 + \frac{30 - 25}{10} \cdot 0,5 = 6,75$. Do đó, khoảng tứ phân vị $\Delta_Q = 6,75 - 6 = 0,75$.
Tứ phân vị thứ nhất là $Q_1 = 6$.
Tứ phân vị thứ ba là $Q_3 = 6,5 + \frac{30 - 25}{10} \cdot 0,5 = 6,75$.
Do đó, khoảng tứ phân vị $\Delta_Q = 6,75 - 6 = 0,75$.
Độ lệch chuẩn là:
$$s = \sqrt{\frac{1}{40}\left(2 \cdot 5,25^2 + ... + 5 \cdot 7,25^2\right) - \left(\frac{2 \cdot 5,25 + ... + 5 \cdot 7,25}{40}\right)^2} \approx 0,5268.$$
3.15.
a) Tiền lãi trung bình (đơn vị: triệu đồng) khi đầu tư vào hai lĩnh vực A, B tương ứng là $\overline{x}_A = 18,5$; $\overline{x}_B = 16,9$. Như vậy, đầu tư vào lĩnh vực A mang số tiền lãi trung bình cao hơn.
b) Độ lệch chuẩn của hai mẫu tương ứng là $s_A \approx 5,831$; $s_B \approx 8,040$. Như vậy, mức độ phân tán của tiền lãi khi đầu tư vào lĩnh vực B cao hơn khi đầu tư vào lĩnh vực A.
3.16. HD. a) Tính các số đặc trưng đo mức độ phân tán theo định nghĩa.
b) Mức độ phân tán cho biết mức độ chênh lệch về thành tích của các vận động viên tham dự giải.
3.17. Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm cho kết quả đo của An là $s_A \approx 0,039$.
Độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm cho kết quả đo của Bình là $s_B \approx 0,045$.
Do $s_A < s_B$ nên ta kết luận rằng vốn kế của An cho kết quả đo ổn định hơn.
Bài 11. Nguyên hàm A TỔNG QUAN 1 Vị trí, vai trò của chương Cùng với phép tính vi phân, phép tính tích phân là một trong hai phép tính cơ bản của Giải tích. Chư
Bài 11. Nguyên hàm
A TỔNG QUAN
1 Vị trí, vai trò của chương
Cùng với phép tính vi phân, phép tính tích phân là một trong hai phép tính cơ bản của Giải tích. Chương này trình bày khái niệm, tính chất cơ bản của nguyên hàm và tích phân, cũng như ứng dụng tích phân để tính diện tích hình phẳng và thể tích vật thể. Ở đây, khái niệm tích phân được định nghĩa thông qua khái niệm nguyên hàm nhờ công thức Newton-Leibniz.
Một trong những mục đích của chương này là ứng dụng tích phân để xây dựng các công thức tính thể tích vật thể trong Hình học, mà HS thường phải thừa nhận trước đây. Điều này thể hiện rõ tính tích hợp của Chương trình GDPT môn Toán năm 2018 (ở đây là ứng dụng của Giải tích trong Hình học).
2 Cấu tạo chương
Chương này gồm 3 bài học và 2 tiết ôn tập chương, được thực hiện trong 15 tiết. Cụ thể như sau:
Bài 11. Nguyên hàm, 5 tiết
Bài 12. Tích phân, 4 tiết
Bài 13. Ứng dụng hình học của tích phân, 4 tiết
Bài tập cuối chương IV, 2 tiết
3 Một số điểm cần lưu ý
Bài toán tìm nguyên hàm của một hàm số là bài toán ngược của bài toán tìm đạo hàm của một hàm số nhưng phức tạp hơn nhiều. Tuy nhiên, theo quy định và tinh thần chung của Chương trình là "tinh giản, thiết thực", SGK Toán 12 chỉ yêu cầu tìm nguyên hàm của những hàm số đơn giản có dạng tổng, hiệu của những hàm số sơ cấp đơn giản hoặc tích của hàm số sơ cấp đơn giản với một hằng số, nhờ bảng nguyên hàm của những hàm số sơ cấp đơn giản này (suy ra từ bảng đạo hàm của các hàm số sơ cấp đơn giản đã học ở lớp 11) và các tính chất cơ bản của nguyên hàm. SGK Toán 12 không trình bày các phương pháp tổng quát tìm nguyên hàm (phương pháp đổi biến số, phương pháp lấy nguyên hàm từng phần), không có những bài tập lắt léo về tìm nguyên hàm.
– Vì lí do sư phạm, khái niệm tích phân trong SGK Toán 12 không được định nghĩa dựa vào giới hạn của tổng tích phân như ở các giáo trình Giải tích ở bậc Đại học
– Vì lí do sư phạm, khái niệm tích phân trong SGK Toán 12 không được định nghĩa dựa vào giới hạn của tổng tích phân như ở các giáo trình Giải tích ở bậc Đại học, mà định nghĩa tích phân thông qua nguyên hàm nhờ công thức Newton-Leibniz. Định nghĩa này có ưu điểm là đơn giản, dễ tiếp thu và thuận lợi trong thực hành khi tính tích phân, nhưng có hạn chế là không bộc lộ được rõ bản chất, ý nghĩa thực sự của tích phân.
– Một hàm số $f(x)$ liên tục trên đoạn $\left[a;b\right]$ sẽ có nguyên hàm (và do đó sẽ có tích phân) trên đoạn đó. Có thể chứng minh được rằng, khi đó hàm số $F(x)=\int\limits_{a}^{x}{f(t)\text{d}t,\ a\le x\le b}$, là một nguyên hàm của $f(x)$ trên đoạn $\left[a;b\right]$.
– Theo tinh thần “tinh giản, thiết thực” và yêu cầu của Chương trình, SGK Toán 12 chỉ có những bài tập đơn giản về tìm nguyên hàm, tính tích phân, dựa trên Bảng nguyên hàm cơ bản và các tính chất cơ bản của nguyên hàm, tích phân. SGK Toán 12 không trình bày các phương pháp tính tích phân. Tuy nhiên, SGK lại nhấn mạnh đến những ứng dụng của tích phân trong thực tiễn, cũng như là chú trọng đến ứng dụng tích phân để xây dựng lại các công thức tính thể tích của các hình hình học trong Hình học không gian (mà HS đã học ở phần Hình học trực quan ở cấp THCS và ở phần Hình học lớp 11, nhưng ở đó HS thường phải thừa nhận các công thức này).
– Do trong Chương trình (và do đó trong SGK Toán 12) không đề cập đến vấn đề tương giao của các đồ thị hàm số, nên để thuận lợi cho HS trong việc xác định các cận của tích phân tương ứng, khi xét hình phẳng (kín) giới hạn bởi hai đồ thị $y=f(x)$ và $y=g(x)$, SGK thường cho thêm hai đường thẳng $x=a$ và $x=b$, mặc dù đôi khi việc cho thêm hai đường thẳng này là không cần thiết (vì hai giá trị này của $x$ chính là các hoành độ giao điểm (nhỏ nhất và lớn nhất) của hai đồ thị đã cho).
– Để thuận lợi trong việc tìm nguyên hàm (và tính tích phân) của các hàm số cụ thể, SGK Toán 12 có giới thiệu khái niệm hàm số luỹ thừa $y={{x}^{\alpha }}$, công thức tính đạo hàm và nguyên hàm của nó. Lưu ý rằng khi $\alpha$ không nguyên, tập xác định của hàm số luỹ thừa này là khoảng $\left(0;+\infty \right)$ và ta có công thức tìm nguyên hàm:
$$\int{{{x}^{\alpha }}}\text{d}x=\frac{{{x}^{\alpha +1}}}{\alpha +1}+C\ \ \left(\alpha \ne -1\right).$$
Chú ý rằng, công thức này đúng khi $x>0$. Nếu $\alpha >0$, bằng cách coi ${{0}^{\alpha }}=0$ ta có thể chứng minh công thức trên cũng đúng khi $x\ge 0$. Nói riêng, ta có thể viết $\sqrt[n]{{{x}^{m}}}={{x}^{\frac{m}{n}}}$ với $m,n\in {{\mathbb{N}}^{\ast }},x\ge 0$.
Tuy nhiên, trong SGK Toán 12 để đơn giản cho HS (để HS có thể áp dụng trực tiếp công thức đã học mà không cần lí giải gì thêm) nên khi xét nguyên hàm hoặc tích
Tuy nhiên, trong SGK Toán 12 để đơn giản cho HS (để HS có thể áp dụng trực tiếp công thức đã học mà không cần lí giải gì thêm) nên khi xét nguyên hàm hoặc tích phân của những hàm có dạng n y x (chẳng hạn x ) ta thường hạn chế xét trên các khoảng/đoạn nằm trong ffi f (để không chứa điểm x 0). Mặc dù về mặt toán học, những hạn chế này thực ra là không thật cần thiết.
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài 11. NGUYÊN HÀM (5 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Nhận biêғt được khái niệm nguyên hàm của một hàm số. - Tìm được nguyên hàm của một số hàm số sơ cấp thường gặp. - Vận dụng được khái niệm nguyên hàm vào giải quyết một số bài toán từ thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất
Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua các bài toán thực tiễn liên
quan đến khái niệm nguyên hàm. - Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng
tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
- Về mặt nội dung, không có nhiều khác biệt giữa cách trình bày khái niệm nguyên
hàm ở đây và SGK Toán 12 trước đây. Tuy nhiên, theo tinh thần của Chương trình mới, chúng tôi nhấn mạnh đến ứng dụng của nguyên hàm trong các bài toán thực tế và giảm nhẹ mức độ của các bài tập thuần tuý toán liên quan đến khái niệm nguyên hàm. Nói riêng, để giảm bớt tính hàn lâm theo tinh thần của Chương trình, chúng tôi không đưa vào chứng minh dạng tường minh của họ nguyên hàm và các tính chất cơ bản. - Ở bài này, khác với SGK Toán 12 trước đây, việc tìm nguyên hàm của một hàm số
chỉ dừng ở việc vận dụng các phép toán tổng, hiệu và nhân với một hằng số từ các nguyên hàm trong bảng nguyên hàm cơ bản. - GV có thể sử dụng một số phần mềm toán học như GeoGebra để tìm nguyên hàm
của một số hàm số đơn giản. Nếu có điều kiện, GV có thể hướng dẫn HS thực hành để kiểm chứng kết quả nhanh chóng và tăng cường năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán.
– Chuẩn bị: GV: Chuẩn bị thông tin về một số mô hình thực tế liên quan đến ứng dụng của nguyên hàm (liên hệ đến khái niệm và các phép toán về đạo hàm). HS: Ôn l
– Chuẩn bị:
GV: Chuẩn bị thông tin về một số mô hình thực tế liên quan đến ứng dụng của nguyên hàm (liên hệ đến khái niệm và các phép toán về đạo hàm).
HS: Ôn lại kiến thức và kĩ năng tính đạo hàm của hàm số. Xem lại các khái niệm vận tốc, điện lượng, phương trình chuyển động của vật rơi tự do đã được học trong Vật lí.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 5 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Mục 1. Nguyên hàm của một hàm số.
– Tiết 2: Mục 2. Tính chất cơ bản của nguyên hàm.
– Tiết 3: Mục 3. Nguyên hàm của một số hàm số thường gặp.
3a) Nguyên hàm của hàm số luỹ thừa.
3b) Nguyên hàm của hàm số lượng giác.
– Tiết 4: Mục 3. Nguyên hàm của một số hàm số thường gặp.
3c) Nguyên hàm của hàm số mũ.
Gợi ý chữa một số bài tập.
– Tiết 5: Gợi ý chữa một số bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu tình huống để kích thích nhu cầu học tập của HS, chưa yêu cầu HS giải quyết ngay. Khi HS tiếp thu đủ lượng tri thức toán học cần thiết trong bài thì sẽ quay lại giải quyết. GV có thể yêu cầu HS nhắc lại ý nghĩa cơ học của đạo hàm đã học.
1. NGUYÊN HÀM CỦA MỘT HÀM SỐ HĐ1. Nhận biết khái niệm nguyên hàm, Hình thành khái niệm nguyên hàm. Cần lưu ý cho HS nhận biết đẳng thức $F'(x) = f(x)$ trong địn
1. NGUYÊN HÀM CỦA MỘT HÀM SỐ
HĐ1. Nhận biết khái niệm nguyên hàm, Hình thành khái niệm nguyên hàm. Cần lưu ý cho HS nhận biết đẳng thức $F'(x) = f(x)$ trong định nghĩa nguyên hàm., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ1. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu kết quả và giới thiệu sơ bộ về đẳng thức $F'(x) = f(x)$.
Khung kiến thức, Giới thiệu khái niệm nguyên hàm của một hàm số., GV cần làm rõ đẳng thức $F'(x) = f(x)$ với mọi $x$ thuộc $K$.
Chú ý, Giúp HS nhận biết khái niệm nguyên hàm trên một đoạn, một nửa khoảng., GV cần làm rõ sự khác biệt của đẳng thức $F'(x) = f(x), \forall x \in K$, trong trường hợp $K$ là một khoảng hay một nửa khoảng, một đoạn.
Ví dụ 1, Rèn cho HS kĩ năng vận dụng định nghĩa., – Lưu ý HS thực hiện lần lượt tính đạo hàm của các hàm số đã cho. – Yêu cầu HS đối chiếu định nghĩa nguyên hàm để kết luận và giải thích được cho kết luận đưa ra.
Luyện tập 1, Củng cố kĩ năng vận dụng định nghĩa nguyên hàm., HS tự làm tại lớp. Đáp số: $F(x)$ là một nguyên hàm của hàm số $f(x)$ trên khoảng $(0; +\infty)$.
HĐ2. Nhận biết họ nguyên hàm của một hàm số, Giúp HS nhận biết tập hợp các nguyên hàm của một hàm số., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ2. Từ đó GV cho HS thấy tập hợp các nguyên hàm của hàm số $f(x)$ đã cho có dạng $F(x) + C$, với $C$ là hằng số và $F(x)$ là một nguyên hàm nào đó của $f(x)$.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS khái niệm họ nguyên hàm của một hàm số: Định nghĩa và kí hiệu., GV cần làm rõ kí hiệu nguyên hàm $\int f(x)\mathrm{d}x$ và tập hợp $F(x) + C$, với $C$ là hằng số và $F(x)$ là một nguyên hàm nào đó của $f(x)$.
Chú ý, Giới thiệu sự tồn tại của nguyên hàm và quy tắc thực hành tìm nguyên hàm., Lưu ý cho HS sự tồn tại của nguyên hàm trên một khoảng và cách tìm họ nguyên h
Chú ý, Giới thiệu sự tồn tại của nguyên hàm và quy tắc thực hành tìm nguyên hàm., Lưu ý cho HS sự tồn tại của nguyên hàm trên một khoảng và cách tìm họ nguyên hàm $\int f(x)dx$.
Ví dụ 2, Thực hành tìm họ nguyên hàm của một hàm số đơn giản., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 2, Củng cố kĩ năng tìm họ nguyên hàm., HS tự làm tại lớp. Đáp số: $\int x^3 dx = \frac{x^4}{4} + C$.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc tiết tiếp theo hoặc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA NGUYÊN HÀM
HD3. Khám phá nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số khác 0, Giúp HS nhận biết họ nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số khác 0., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD3. GV giúp đỡ HS khi cần trong việc so sánh hai họ nguyên hàm. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS họ nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số., GV cần làm rõ phép nhân một hằng số $k$ với họ nguyên hàm $\int f(x)dx$ và quy tắc thực hành “đưa một hằng số ra ngoài dấu nguyên hàm”.
Ví dụ 3, Thực hành tìm họ nguyên hàm của tích, HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. Lưu ý sử dụng nguyên hàm đã biết của hàm số $x^2$.
một hàm số với một hằng số khác 0. Luyện tập 3, Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số., HS tự làm tại lớp. Gợi ý: a) $F'(x) = x^n =
một hàm số với một hằng số khác 0.
Luyện tập 3, Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của tích một hàm số với một hằng số., HS tự làm tại lớp. Gợi ý: a) $F'(x) = x^n = f(x)$ với mọi $x$ nên $F(x)$ là một nguyên hàm của hàm số $f(x)$. $\int x^n \text{d}x = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C$. b) $\int kx^n \text{d}x = k \int x^n \text{d}x = \frac{kx^{n+1}}{n+1} + C$.
HĐ4. Khám phá nguyên hàm của một tổng, Giúp HS nhận biết nguyên hàm của một tổng hai hàm số., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HĐ4. GV giúp đỡ HS khi cần. – GV làm rõ tổng của hai họ nguyên hàm.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS các tính chất về nguyên hàm của tổng, hiệu hai hàm số., GV làm rõ thêm tính chất nguyên hàm của hiệu hai hàm số từ nguyên hàm của tổng hai hàm số và của tích một hàm số với một hằng số khác 0.
Ví dụ 4, Thực hành tìm nguyên hàm của một tổng, hiệu kết hợp với tích của một hàm số với một hằng số khác 0., – HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. – GV gợi ý sử dụng nguyên hàm $\int x^n \text{d}x$ với $n$ là một số nguyên dương.
Luyện tập 4, Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm dựa trên các tính chất cơ bản của nguyên hàm., HS tự làm tại lớp. Đáp số: a) $\int (3x^2 + 1)\text{d}x = x^3 + x + C$; b) $\int (2x - 1)^2 \text{d}x = \frac{(2x - 1)^3}{6} + C$.
Ví dụ 5, Rèn luyện năng lực vận dụng tổng hợp các kiến thức, kĩ năng được học để giải quyết bài toán trong tình huống mở đầu., Cần làm rõ cho HS các bước giải:
Ví dụ 5, Rèn luyện năng lực vận dụng tổng hợp các kiến thức, kĩ năng được học để giải quyết bài toán trong tình huống mở đầu., Cần làm rõ cho HS các bước giải: – Bước 1: Viết phương trình chuyển động (mô hình hoá bài toán). – Bước 2: Tìm nguyên hàm từ phương trình chuyển động để có biểu thức tính quãng đường khi biết biểu thức vận tốc (sử dụng ý nghĩa cơ học của đạo hàm). – Bước 3: Thay các giá trị tại thời điểm ban đầu (khi máy bay bắt đầu chạy đà) và khi cất cánh. Từ đó tính ra quãng đường chạy đà.
Vận dụng, Rèn luyện năng lực mô hình hoá toán học, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài học để giải quyết bài toán thực tế., Đây là tình huống để thực hiện dạy học phân hoá. Tuỳ trình độ chung của lớp học, GV chọn cách dạy phù hợp (hướng dẫn để HS tự làm, hay chữa chi tiết cho HS, ...). HD. Từ định nghĩa đạo hàm có $R'(x) = M_R(x)$. Cho trước hàm tốc độ biến động của doanh thu $M_R(x)$ khi $x$ đơn vị sản phẩm được bán ra thì $R(x)$ là một nguyên hàm của $M_R(x)$. Do đó $R(x) = \int M_R(x)\mathrm{d}x = \int (300 - 0,1x)\mathrm{d}x = 300x - \frac{0,1x^2}{2} + C$. Từ ý nghĩa thực tiễn, $R(0) = 0$ nên $C = 0$. Từ đó tìm được $R(1,000) = 200,000$ (triệu đồng).
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 3. NGUYÊN HÀM CỦA MỘT SỐ HÀM SỐ THƯỜNG GẶP a) Nguyên hàm của hàm số luỹ thừa Phần mở đầu, Giới thiệu cho HS
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
3. NGUYÊN HÀM CỦA MỘT SỐ HÀM SỐ THƯỜNG GẶP
a) Nguyên hàm của hàm số luỹ thừa
Phần mở đầu, Giới thiệu cho HS hàm số luỹ thừa và công thức đạo hàm của hàm số luỹ thừa., – GV nhấn mạnh các trường hợp khác nhau của hàm số ứng với số mũ nguyên dương, nguyên âm hoặc bằng 0, không nguyên. – Làm rõ thêm một số hàm căn thức hay gặp viết dưới dạng hàm số luỹ thừa.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS quy tắc đạo hàm của hàm số luỹ thừa., – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. – GV cần làm rõ điều kiện $x > 0$ ứng với số mũ $\alpha$ tổng quát (nói chung không nguyên).
Củng cố quy tắc đạo hàm của hàm số luỹ thừa., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. Lưu ý việc biến đổi về biểu thức dạng $x^{\alpha}$.
HĐ5. Khám phá nguyên hàm của hàm số luỹ thừa, Giúp HS nhận biết nguyên hàm của hàm số luỹ thừa., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HĐ5. GV có thể yêu cầu HS nhắc lại một số quy tắc đạo hàm có liên quan. – GV gợi ý HS liên hệ định nghĩa nguyên hàm; GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS nguyên hàm của hàm số luỹ thừa., GV làm rõ hai trường hợp nguyên hàm của hàm số $x^{\alpha}$ với $\alpha \neq -1$ và $\alpha = -1$.
Ví dụ 6, Thực hành tìm nguyên hàm của hàm số luỹ thừa., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV, lưu ý sử dụng tính chất cơ bản của nguyên hàm và cách viết hàm số căn dưới dạng một hàm số luỹ thừa.
| Luyện tập 5 | Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của hàm số luỹ thừa. | HS tự làm tại lớp. Đáp số: a) $\int \frac{1}{x^4} dx = -\frac{1}{3x^3} + C$; b) $\int x\sq
| Luyện tập 5 | Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của hàm số luỹ thừa. | HS tự làm tại lớp.
Đáp số:
a) $\int \frac{1}{x^4} dx = -\frac{1}{3x^3} + C$;
b) $\int x\sqrt{x} dx = \frac{2x^2\sqrt{x}}{5} + C$;
c) $\int \left(\frac{3}{x} - 5\sqrt[3]{x}\right) dx = 3\ln|x| - \frac{15x\sqrt[3]{x}}{4} + C$. |
|---|---|---|
| b) Nguyên hàm của hàm số lượng giác | | |
| HĐ6. Khám phá nguyên hàm của hàm số lượng giác | Giúp HS nhận biết nguyên hàm của các hàm số lượng giác cơ bản. | HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HĐ6. GV giúp đỡ HS liên hệ định nghĩa nguyên hàm với kết quả đạo hàm. |
| Khung kiến thức | Giới thiệu cho HS nguyên hàm của các hàm số lượng giác cơ bản. | GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung khung kiến thức. |
| Ví dụ 7 | Thực hành tìm nguyên hàm của hàm số lượng giác. | – HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
– GV gợi ý sử dụng tính chất của nguyên hàm và công thức nguyên hàm của các hàm số lượng giác cơ bản. |
| Luyện tập 6 | Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của hàm số lượng giác. | HS tự làm tại lớp.
Đáp số:
a) $\int (3\cos x - 4\sin x) dx = 3\sin x + 4\cos x + C$;
b) $\int \left(\frac{1}{\cos^2 x} - \frac{1}{\sin^2 x}\right) dx = \tan x + \cot x + C$.
Lưu ý: Có thể gợi ý HS rút gọn thêm kết quả $\tan x + \cot x = \frac{1}{\sin x \cos x} = \frac{2}{\sin 2x}$. |
Chữa bài tập, Rèn luyện năng lực vận dụng các nội dung trong tiết học., Tuỳ tiến độ thực tế của lớp học, GV cho HS chữa Bài tập 4.4 trong SGK hoặc giao bài tập
Chữa bài tập, Rèn luyện năng lực vận dụng các nội dung trong tiết học., Tuỳ tiến độ thực tế của lớp học, GV cho HS chữa Bài tập 4.4 trong SGK hoặc giao bài tập bổ sung trong SBT và các nguồn tham khảo khác.
Tổng kết, Tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc tiết sau hoặc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
c) Nguyên hàm của hàm số mũ
HD7. Khám phá nguyên hàm của hàm số mũ, Giúp HS nhận biết nguyên hàm của hàm số mũ., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD7. GV giúp đỡ HS liên hệ định nghĩa nguyên hàm với kết quả đạo hàm.
Khung kiến thức, Giới thiệu cho HS nguyên hàm của các hàm số $e^x$ và hàm số mũ tổng quát $a^x$., GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung khung kiến thức, cho HS tìm liên hệ giữa hai công thức.
Ví dụ 8, Thực hành tìm nguyên hàm của hàm số mũ., – HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. – GV gợi ý sử dụng tính chất của nguyên hàm và công thức nguyên hàm của hàm số mũ.
Luyện tập 7, Củng cố kĩ năng tìm nguyên hàm của hàm số mũ., HS tự làm tại lớp. Đáp số: a) $\int 4^x dx = \frac{4^x}{\ln 4} + C$; b) $\int \frac{1}{e^x} dx = -\frac{1}{e^x} + C$ (Lưu ý: GV gợi ý cách viết $\frac{1}{e^x} = \left(\frac{1}{e}\right)^x$ và $\ln \frac{1}{e} = -1$);
c) $\int \left( 2 \cdot 3^x - \frac{1}{3} \cdot 7^x \right) dx = \frac{2 \cdot 3^x}{\ln 3} - \frac{7^x}{3 \ln 7} + C.$ Bảng nguyên hàm, Giúp HS hệ thống hoá ngu
c) $\int \left( 2 \cdot 3^x - \frac{1}{3} \cdot 7^x \right) dx = \frac{2 \cdot 3^x}{\ln 3} - \frac{7^x}{3 \ln 7} + C.$
Bảng nguyên hàm, Giúp HS hệ thống hoá nguyên hàm của một số hàm số thường gặp., GV yêu cầu HS tổng hợp kết quả các phần đã học thành nội dung như bảng trong khung kiến thức.
Chữa bài tập, Rèn luyện năng lực vận dụng các nội dung trong tiết học., GV gợi ý hoặc cho HS chữa một số bài tập trong SGK, giao bài tập bổ sung trong SBT và các nguồn tham khảo khác.
Tổng kết, Tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc tiết sau hoặc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 5
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Chữa bài tập, Rèn luyện năng lực tổng hợp sau khi học xong bài học., GV gợi ý hoặc cho HS chữa một số bài tập cuối bài trong SGK, giao bài tập luyện tập bổ sung trong SBT và các nguồn tham khảo khác.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
3. Phân loại bài tập
Kiểm tra định nghĩa nguyên hàm: Bài tập 4.1.
Sử dụng tính chất và nguyên hàm của hàm số luỹ thừa, hàm số mũ: Bài tập 4.2, 4.3.
Sử dụng tính chất và nguyên hàm của hàm số lượng giác: Bài tập 4.4.
Vận dụng kiến thức về nguyên hàm với kiến thức toán học khác: Bài tập 4.5, 4.6.
Ứng dụng thực tế của nguyên hàm: Bài tập 4.7.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI 4.1. a) $F'(x) = \ln x + x(\ln x)' = \ln x + 1 = f(x)$ với mọi $x \in (0; +\infty)$ nên hàm số $F(x) = x \ln x$ là một nguyên hà
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
4.1. a) $F'(x) = \ln x + x(\ln x)' = \ln x + 1 = f(x)$ với mọi $x \in (0; +\infty)$ nên hàm số $F(x) = x \ln x$ là một nguyên hàm của hàm số $f(x) = 1 + \ln x$ trên khoảng $(0; +\infty)$.
b) $F(x) = e^{\sin x}$ không là nguyên hàm của hàm số $f(x) = e^{\cos x}$ trên $\mathbb{R}$.
4.2. a) Dùng tính chất và công thức nguyên hàm của hàm số luỹ thừa.
Đáp số: $\int (3x^2 + 2x - 1)\mathrm{d}x = x^3 + x^2 - x + C$.
b) Đáp số: $\int (x^3 - x)\mathrm{d}x = \frac{x^4}{4} - \frac{x^2}{2} + C$.
c) Ta có $\left[(2x+1)^3\right]' = 3(2x+1)^2(2x+1)' = 6(2x+1)^2$. Do đó $\frac{(2x+1)^3}{6}$ là một nguyên hàm của hàm số $(2x+1)^2$ trên $\mathbb{R}$. Vậy $\int (2x+1)^2 \mathrm{d}x = \frac{(2x+1)^3}{6} + C$.
GV có thể hướng dẫn HS khai triển hằng đẳng thức và dùng tính chất của nguyên hàm kết hợp với bảng nguyên hàm.
d) Ta có $f(x) = \left(2x - \frac{1}{x}\right)^2 = 4x^2 - 4 + \frac{1}{x^2}$ nên
$\int \left(2x - \frac{1}{x}\right)^2 \mathrm{d}x = \int 4x^2 \mathrm{d}x - \int 4 \mathrm{d}x + \int \frac{1}{x^2} \mathrm{d}x = \frac{4x^3}{3} - 4x - \frac{1}{x} + C$.
4.3. Dùng tính chất và nguyên hàm của hàm số luỹ thừa, hàm số mũ.
a) Ta có:
$\int \left(3\sqrt{x} + \frac{1}{\sqrt[3]{x}}\right)\mathrm{d}x = \int 3\sqrt{x}\mathrm{d}x + \int \frac{1}{\sqrt[3]{x}}\mathrm{d}x = 3\int x^{\frac{1}{2}}\mathrm{d}x + \int x^{-\frac{1}{3}}\mathrm{d}x = 3 \cdot \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + \frac{3}{2}x^{\frac{2}{3}} + C$.
Đáp số: $\int \left(3\sqrt{x} + \frac{1}{\sqrt[3]{x}}\right)\mathrm{d}x = 2x\sqrt{x} + \frac{3}{2}\sqrt[3]{x^2} + C$.
b) Phân tích tương tự, ta có:
$\int \sqrt{x}(7x^2 - 3)\mathrm{d}x = \int 7x^{\frac{5}{2}}\mathrm{d}x - \int 3x^{\frac{1}{2}}\mathrm{d}x = 7 \cdot \frac{2}{7}x^{\frac{7}{2}} - 3 \cdot \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + C$.
Đáp số: $\int \sqrt{x} \left(7x^2 - 3\right) dx = 2 \left(x^3 - x\right) \sqrt{x} + C$. c) Khai triển $\left(2x + 1\right)^2 = 4x^2 + 4x + 1$ và chia cho $x^2$.
Đáp số: $\int \sqrt{x} \left(7x^2 - 3\right) dx = 2 \left(x^3 - x\right) \sqrt{x} + C$.
c) Khai triển $\left(2x + 1\right)^2 = 4x^2 + 4x + 1$ và chia cho $x^2$. Dùng tính chất của nguyên hàm.
Đáp số: $\int \frac{\left(2x + 1\right)^2}{x^2} dx = 4x + 4 \ln|x| - \frac{1}{x} + C$.
d) Đáp số: $\int \left(2^x + \frac{3}{x^2}\right) dx = \frac{2^x}{\ln 2} - \frac{3}{x} + C$.
4.4. Biến đổi biểu thức lượng giác, dùng tính chất và nguyên hàm của hàm số lượng giác.
a) Đáp số: $\int \left(2 \cos x - \frac{3}{\sin^2 x}\right) dx = 2 \sin x + 3 \cot x + C$.
b) Biến đổi $4 \sin^2 \frac{x}{2} = 4 \cdot \frac{1 - \cos x}{2} = 2 \left(1 - \cos x\right)$.
Đáp số: $\int 4 \sin^2 \frac{x}{2} dx = 2 \left(x - \sin x\right) + C$.
c) Biến đổi $\left(\sin \frac{x}{2} - \cos \frac{x}{2}\right)^2 = \sin^2 \frac{x}{2} - 2 \sin \frac{x}{2} \cos \frac{x}{2} + \cos^2 \frac{x}{2} = 1 - \sin x$.
Đáp số: $\int \left(\sin \frac{x}{2} - \cos \frac{x}{2}\right)^2 dx = x + \cos x + C$.
d) Sử dụng công thức biến đổi $1 + \tan^2 x = \frac{1}{\cos^2 x}$ ta được
$\int \left(x + \tan^2 x\right) dx = \int \left(x - 1 + \frac{1}{\cos^2 x}\right) dx = \int x dx - \int dx + \int \frac{1}{\cos^2 x} dx$.
Đáp số: $\int \left(x + \tan^2 x\right) dx = \frac{x^2}{2} - x + \tan x + C$.
4.5. Hàm số $f\left(x\right)$ cần tìm là một nguyên hàm của hàm số $f'\left(x\right) = 2x + \frac{1}{x^2}$. Ta có:
$\int \left(2x + \frac{1}{x^2}\right) dx = \int 2x dx + \int \frac{1}{x^2} dx = x^2 - \frac{1}{x} + C$.
Bài 12. TÍCH PHÂN (4 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng – Nhận biết được định nghĩa và tính chất của tích phân. – Tính được tích phân trong những trường
Bài 12. TÍCH PHÂN (4 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
– Nhận biết được định nghĩa và tính chất của tích phân.
– Tính được tích phân trong những trường hợp đơn giản.
– Vận dụng được tích phân để giải quyết một số bài toán liên quan đến thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất – Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua mô hì
2. Về năng lực, phẩm chất
– Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua mô hình hoá những vấn đề thực tiễn liên quan đến tích phân.
– Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– Về mặt nội dung, bài học này giới thiệu định nghĩa, ý nghĩa hình học và các tính chất của tích phân.
– Chuẩn bị:
GV chuẩn bị một số tình huống trong thực tế cần vận dụng tích phân để giải quyết.
HS chuẩn bị máy tính cầm tay.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 4 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Mục 1. Khái niệm tích phân (phần a).
– Tiết 2: Mục 1. Khái niệm tích phân (phần b).
– Tiết 3: Mục 2. Tính chất của tích phân.
– Tiết 4: Chữa bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học.
1. KHÁI NIỆM TÍCH PHÂN
a) Diện tích hình thang cong
Khái niệm hình thang cong, Giới thiệu khái niệm hình thang cong., GV giới thiệu khái niệm hình thang cong.
Ví dụ 1, Giúp HS nhận dạng hình thang cong trong những tình huống đơn giản thường gặp., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. HĐ1. Diện tích của hình thang, Gợi
Ví dụ 1, Giúp HS nhận dạng hình thang cong trong những tình huống đơn giản thường gặp., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
HĐ1. Diện tích của hình thang, Gợi lên khái niệm tích phân., HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ1.
HĐ2. Diện tích của hình thang cong, Gợi lên khái niệm tích phân., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV thực hiện các yêu cầu của HĐ2.
Khung kiến thức, Cách tính diện tích hình thang cong., GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 2, Rèn luyện cách tính diện tích hình thang cong bằng cách vận dụng khung kiến thức., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Định nghĩa tích phân
HĐ3. Nhận biết khái niệm tích phân, Cho HS nhận biết khái niệm tích phân., – HS thực hiện yêu cầu trong HĐ3. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức. – GV lưu ý HS nội dung phần Chú ý.
Ví dụ 3, Rèn luyện kĩ năng tính tích phân., – HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. – GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
| Luyện tập 1 | Củng cố kĩ năng tính tích phân. | – HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. – GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. HD. a) $\int\
| Luyện tập 1 | Củng cố kĩ năng tính tích phân. | – HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng.
– GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải.
HD. a) $\int\limits_0^1 {{e^x}{\rm{d}}x} = \left. {{e^x}} \right|_0^1 = e - 1;$
b) $\int\limits_1^e {\frac{1}{x}{\rm{d}}x} = \left. {\ln \left| x \right|} \right|1^e = \ln e - \ln 1 = 1.$
c) $\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\sin x{\rm{d}}x} = \left. { - \cos x} \right|0^{\frac{\pi }{2}} = - \left( {0 - 1} \right) = 1.$
d) $\int\limits{\frac{\pi }{6}}^{\frac{\pi }{3}} {\frac{{{\rm{d}}x}}{{{{\sin }^2}x}}} = \left. { - \cot x} \right|{\frac{\pi }{6}}^{\frac{\pi }{3}}$
$ = - \left( {\frac{1}{{\sqrt 3 }} - \sqrt 3 } \right) = \sqrt 3 - \frac{1}{{\sqrt 3 }}.$ |
| --- | --- | --- |
| Ý nghĩa hình học của tích phân | Giúp HS nhận biết được ý nghĩa hình học của tích phân. | GV giới thiệu ý nghĩa hình học của tích phân. |
| Ví dụ 4 | Rèn luyện kĩ năng tính tích phân bằng cách sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân. | – HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
– GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức. |
| Luyện tập 2 | Củng cố kĩ năng tính tích phân bằng cách sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân. | HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải.
HD. a) Tích phân cần tính là diện tích của hình thang $ABCD$ có đáy lớn $BC$, đáy nhỏ $AD$ và đường cao $AB$. Ta có $C(3;7)$, $D(1;3)$, khi đó $AD = 3,BC = 7,AB = 2$. |
Vậy $\int\limits_1^3 {(2x + 1)} dx = {S_{ABCD}} = 10$. b) Ta có $y = \sqrt {4 - {x^2}} $ là phương trình nửa phía trên trục hoành của đường tròn tâm tại gốc toạ
Vậy $\int\limits_1^3 {(2x + 1)} dx = {S_{ABCD}} = 10$.
b) Ta có $y = \sqrt {4 - {x^2}} $ là phương trình nửa phía trên trục hoành của đường tròn tâm tại gốc toạ độ O và bán kính 2. Do đó tích phân cần tính là diện tích nửa phía trên trục hoành của hình tròn tương ứng.
Vậy $\int\limits_{ - 2}^2 {\sqrt {4 - {x^2}} } dx = 2\pi $.
Vận dụng 1
Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng ở Mục 1 vào giải quyết tình huống thực tế đặt ra ở đầu bài học.
HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải.
HD. Khi ô tô dừng hẳn thì v = 0, khi đó $- 40t + 20 = 0$, do đó $t = \frac{1}{2}$.
Quãng đường ô tô di chuyển kể từ lúc đạp phanh đến khi dừng hẳn là
$\int\limits_0^{\frac{1}{2}}(-4t + 20),\mathrm{d}t = 5,(\text{m})$. Chú ý: Để tính tích phân này, ở đây ta chưa sử dụng tính chất tích phân của một tổng (sẽ học
$\int\limits_0^{\frac{1}{2}}(-4t + 20),\mathrm{d}t = 5,(\text{m})$. Chú ý: Để tính tích phân này, ở đây ta chưa sử dụng tính chất tích phân của một tổng (sẽ học ở mục sau), mà lưu ý một nguyên hàm của hàm số $f(t) = -4t + 20$ là $F(t) = -20t^2 + 20t$, hoặc sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân (là diện tích của tam giác vuông có một cạnh góc vuông là $20$ và cạnh góc vuông còn lại là $\frac{1}{2}$).
Tổng kết, Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà., GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học.
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. TÍNH CHẤT CỦA TÍCH PHÂN
HD4. Nhận biết tính chất của tích phân, Giúp HS nhận biết tính chất của tích phân., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD4. GV giúp đỡ HS khi cần. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 5, Rèn luyện kĩ năng tính tích phân bằng cách sử dụng tính chất của tích phân., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 3, Tiếp tục rèn luyện và củng cố kĩ năng tính tích phân bằng cách sử dụng tính chất của tích phân., HS tự làm tại lớp dưới sự hướng dẫn của GV. HD. a) $\int\limits_0^{2\pi}(2x + \cos x),\mathrm{d}x = x^2\left
| | | b) $\int\limits_1^2 {\left( {{3^x} - \frac{3}{x}} \right){\rm{d}}x = \left. {\left( {\frac{{{3^x}}}{{\ln 3}} - 3\ln x} \right)} \right|}1^2$ $ = \left( {\
| | | b) $\int\limits_1^2 {\left( {{3^x} - \frac{3}{x}} \right){\rm{d}}x = \left. {\left( {\frac{{{3^x}}}{{\ln 3}} - 3\ln x} \right)} \right|}1^2$
$ = \left( {\frac{9}{{\ln 3}} - 3\ln 2} \right) - \left( {\frac{3}{{\ln 3}} - 3\ln 1} \right)$
$ = \frac{6}{{\ln 3}} - 3\ln 2.$
c) $\int\limits{\frac{\pi }{6}}^{\frac{\pi }{3}} {\left( {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - \frac{1}{{{{\sin }^2}x}}} \right){\rm{d}}x}$
$ = {\left. {\left( {\tan x + \cot x} \right)} \right|}{\frac{\pi }{6}}^{\frac{\pi }{3}} = 0.$ |
| --- | --- | --- |
| Ví dụ 6 | Rèn luyện kĩ năng tính tích phân liên quan đến giá trị tuyệt đối. | HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. |
| Luyện tập 4 | Củng cố kĩ năng tính tích phân liên quan đến giá trị tuyệt đối. | HS tự làm tại lớp.
$HD.\int\limits_0^3 {\left| {2x - 3} \right|{\rm{d}}x}$
$ = \int\limits_0^{\frac{3}{2}} {\left| {2x - 3} \right|{\rm{d}}x} + \int\limits{\frac{3}{2}}^3 {\left| {2x - 3} \right|{\rm{d}}x}$
$ = \int\limits_0^{\frac{3}{2}} {\left( {3 - 2x} \right){\rm{d}}x} + \int\limits_{\frac{3}{2}}^3 {\left( {2x - 3} \right){\rm{d}}x}$
$ = \left. {\left( {3x - {x^2}} \right)} \right|}0^{\frac{3}{2}} + \left. {\left( {{x^2} - 3x} \right)} \right|}{\frac{3}{2}}^3 = \frac{9}{2}.$ |
| Vận dụng 2 | Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HS tự làm tại lớp.
HD. Nhiệt độ trung bình vào ngày đó trong khoảng thời gian từ 6 giờ sáng đến 12 giờ trưa là |
| | | $\frac{1}{12-6}\int\limits_6^{12} T(t)dt = \frac{1}{6}\int\limits_6^{12} (1,5t+11)dt$ $= \frac{1}{6}\left(\frac{3}{4}t^2 + 11t\right)\bigg|_6^{12} = 24,5,
| | | $\frac{1}{12-6}\int\limits_6^{12} T(t)dt = \frac{1}{6}\int\limits_6^{12} (1,5t+11)dt$ $= \frac{1}{6}\left(\frac{3}{4}t^2 + 11t\right)\bigg|_6^{12} = 24,5,(^{\circ}C).$ |
| :--- | :--- | :--- |
| Tổng kết | Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà. | GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. |
Tiết 4. Chữa bài tập
GV lựa chọn một số bài tập cuối bài học và cho HS chữa tại lớp, tuỳ theo dụng ý sư phạm.
3. Phân loại bài tập
– Tính tích phân bằng cách sử dụng ý nghĩa hình học của tích phân: Bài tập 4.8.
– Tính tích phân bằng việc sử dụng tính chất của tích phân: Bài tập 4.9, 4.10.
– Vận dụng tích phân để giải quyết các bài toán thực tiễn: Bài tập 4.11, 4.12, 4.13.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
4.8. a) Tích phân cần tính là diện tích của hình thang $ABCD$ có đáy lớn $BC$, đáy nhỏ $AD$ và đường cao $AB$. Ta có $C(2;5), D(1;3)$, khi đó $AD = 3$, $BC = 5$, $AB = 1$.
Vậy $\int\limits_1^2 (2x+1)dx = S_{ABCD} = 4$.
b) Ta có $y = \sqrt{9 - x^2}$ là phương trình nửa phía trên trục hoành của đường tròn tâm tại gốc toạ độ $O$ và bán kính 3. Do đó tích phân cần tính là diện tíc
b) Ta có $y = \sqrt{9 - x^2}$ là phương trình nửa phía trên trục hoành của đường tròn tâm tại gốc toạ độ $O$ và bán kính 3. Do đó tích phân cần tính là diện tích nửa phía trên trục hoành của hình tròn tương ứng.
Vậy $\int_{-3}^{3} \sqrt{9 - x^2} dx = \frac{9\pi}{2}$.
4.9. a) $\int_{0}^{3} [f(x) + g(x)] dx = \int_{0}^{3} f(x) dx + \int_{0}^{3} g(x) dx = 5 + 2 = 7$.
b) $\int_{0}^{3} [f(x) - g(x)] dx = \int_{0}^{3} f(x) dx - \int_{0}^{3} g(x) dx = 5 - 2 = 3$.
c) $\int_{0}^{3} 3f(x) dx = 3\int_{0}^{3} f(x) dx = 15$.
d) $\int_{0}^{3} [2f(x) - 3g(x)] dx = 2\int_{0}^{3} f(x) dx - 3\int_{0}^{3} g(x) dx = 4$.
4.10. a) $\int_{0}^{3} (3x - 1)^2 dx = \int_{0}^{3} (9x^2 - 6x + 1) dx = (3x^3 - 3x^2 + x)\Big|_0^3 = 57$.
b) $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (1 + \sin x) dx = (x - \cos x)\Big|_0^{\frac{\pi}{2}} = \frac{\pi}{2} + 1$.
c) $\int_{0}^{1} (e^{2x} + 3x^2) dx = (\frac{1}{2}e^{2x} + x^3)\Big|_0^1 = \frac{1}{2}e^2 + \frac{1}{2}$.
d) $\int_{-1}^{2} |2x + 1| dx = \int_{-1}^{-\frac{1}{2}} (-2x - 1) dx + \int_{-\frac{1}{2}}^{2} (2x + 1) dx = (-x^2 - x)\Big|{-1}^{-\frac{1}{2}} + (x^2 + x)\Big|{-\frac{1}{2}}^{2} = \frac{13}{2}$.
4.11. Giả sử vật chuyển động trên một trục nằm ngang, chiều dương hướng từ trái sang phải.
a) Ta có $\int_{1}^{4} v(t) dt = \int_{1}^{4} (t^2 - t - 6) dt = (\frac{1}{3}t^3 - \frac{1}{2}t^2 - 6t)\Big|_1^4 = -\frac{9}{2}$.
Vậy trong khoảng thời gian $1 \le t \le 4$, vật dịch chuyển sang bên trái được 4,5 m so với vị trí tại thời điểm $t = 1$ (giây) (Trong quá trình chuyển động, lú
Vậy trong khoảng thời gian $1 \le t \le 4$, vật dịch chuyển sang bên trái được 4,5 m so với vị trí tại thời điểm $t = 1$ (giây) (Trong quá trình chuyển động, lúc thì vật đi sang trái, lúc thì đi sang phải, nhưng tại thời điểm $t = 4$ (giây) thì vật có vị trí nằm ở phía bên trái và cách vị trí của vật tại thời điểm $t = 1$ (giây) một khoảng là 4,5 m).
b) Ta có
$$ \int_{1}^{4} |v(t)| \mathrm{d}t = \int_{1}^{4} |t^2 - t - 6| \mathrm{d}t = \int_{1}^{3} |t^2 - t - 6| \mathrm{d}t + \int_{3}^{4} |t^2 - t - 6| \mathrm{d}t $$
$$ = \int_{1}^{3} (-t^2 + t + 6) \mathrm{d}t + \int_{3}^{4} (t^2 - t - 6) \mathrm{d}t $$
$$ = \left( \frac{-1}{3}t^3 + \frac{1}{2}t^2 + 6t \right)\bigg|{1}^{3} + \left( \frac{1}{3}t^3 - \frac{1}{2}t^2 - 6t \right)\bigg|{3}^{4} = \frac{22}{3} + \frac{17}{6} = \frac{61}{6}. $$
Vậy tổng quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian $1 \le t \le 4$ (giây) (tính cả quãng đường lúc đi sang trái, quãng đường lúc đi sang phải) là $\frac{61}{6}$ m.
4.12. a) Sự thay đổi của lợi nhuận khi doanh số tăng từ 100 lên 101 đơn vị sản phẩm là
$$ \int_{100}^{101} (-0,0005x + 12,2) \mathrm{d}x = \left( -\frac{1}{4000}x^2 + 12,2x \right)\bigg|_{100}^{101} = 12,14975 \text{ (triệu đồng)}. $$
b) Sự thay đổi của lợi nhuận khi doanh số tăng từ 100 lên 110 đơn vị sản phẩm là
$$ \int_{100}^{110} (-0,0005x + 12,2) \mathrm{d}x = \left( -\frac{1}{4000}x^2 + 12,2x \right)\bigg|_{100}^{110} = 121,475 \text{ (triệu đồng)}. $$
4.13. Vận tốc trung bình (đối với $r$) của động mạch trong khoảng $0 \le r \le R$ là
$$ \frac{1}{R - 0} \int_{0}^{R} k(R^2 - r^2) \mathrm{d}r = \frac{1}{R} \left( kR^2r - k\frac{r^3}{3} \right)\bigg|_{0}^{R} = \frac{1}{R} \left( kR^3 - k\frac{R^3}{3} \right) = kR^2 - \frac{kR^2}{3} = \frac{2}{3}kR^2. $$
Xét hàm số $v(r) = k(R^2 - r^2)$, $0 \le r \le R$. Ta có $v'(r) = -2kr$; $v'(r) = 0 \Leftrightarrow r = 0$.
Suy ra vận tốc lớn nhất của dòng máu là $v_{CD} = kR^2$.
Vậy vậy tốc lớn nhất của dòng máu lớn hơn vận tốc trung bình 1,5 lần.
Bài 13. Ứng dụng hình học của tích phân I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Sử dụng tích phân để tính diện tích của một số hình phẳng. Sử dụng tích phân để tín
Bài 13. Ứng dụng hình học của tích phân
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Sử dụng tích phân để tính diện tích của một số hình phẳng.
Sử dụng tích phân để tính thể tích của một số hình khối.
2. Về năng lực, phẩm chất
Rèn luyện năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học và năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua việc sử dụng tích phân như là một phương pháp tổng quát và hiệu quả để tính diện tích, thể tích.
Bồi dưỡng hứng thú học tập, ý thức làm việc nhóm, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo cho HS.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Về mặt nội dung, bài học này giới thiệu ứng dụng của tích phân để tính diện tích hình phẳng, tính thể tích vật thể; thiết lập lại các công thức tính thể tích đã được học trong Hình học, cũng như tính được thể tích của những vật thể phức tạp hơn gặp trong thực tiễn.
Chuẩn bị:
GV chuẩn bị một số tình huống trong thực tế có vận dụng tính tích phân.
HS chuẩn bị máy tính cầm tay.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Gợi ý phân phối thời gian dạy học: 4 tiết. Cụ thể như sau:
Tiết 1: Mục 1. Ứng dụng tích phân để tính diện tích hình phẳng (phần a).
Tiết 2: Mục 1. Ứng dụng tích phân để tính diện tích hình phẳng (phần b).
Tiết 3: Mục 2. Ứng dụng tích phân để tính thể tích vật thể (phần a).
Tiết 4: Mục 2. Ứng dụng tích phân để tính thể tích vật thể (phần b).
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học Tiết 1 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bà
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV đặt vấn đề để gợi nhu cầu học tập cho HS.
1. ỨNG DỤNG TÍCH PHÂN ĐỂ TÍNH DIỆN TÍCH HÌNH PHẲNG
a) Hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số, trục hoành và hai đường thẳng $x = a$, $x = b$
HĐ1. Nhận biết công thức tính diện tích, Giúp HS nhận biết công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số, trục hoành và hai đường thẳng $x = a$, $x = b$., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ1. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 1, Rèn luyện kĩ năng tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số và trục hoành., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
Ví dụ 2, Rèn luyện kĩ năng tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số và trục hoành., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
Luyện tập 1, Củng cố kĩ năng tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số và trục hoành., HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. HD. Diện tích hình phẳng cần tính là $S = \int\limits_0^3 {\left
| | | $= \left(4x - \frac{x^3}{3}\right)\bigg|_0^2 + \left(\frac{x^3}{3} - 4x\right)\bigg|_2^3 = \frac{16}{3} + \frac{7}{3} = \frac{23}{3}$. | |---|---|---| | T
| | | $= \left(4x - \frac{x^3}{3}\right)\bigg|_0^2 + \left(\frac{x^3}{3} - 4x\right)\bigg|_2^3 = \frac{16}{3} + \frac{7}{3} = \frac{23}{3}$. |
|---|---|---|
| Tổng kết | Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà. | GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. |
Tiết 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số và hai đường thẳng $x = a, x = b$
HD2. Nhận biết công thức tính diện tích, Giúp HS nhận biết công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số và hai đường thẳng $x = a, x = b$., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD2. GV giúp đỡ HS khi cần. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu khung kiến thức. GV lưu ý HS nội dung phần Chú ý.
Ví dụ 3, Rèn luyện kĩ năng sử dụng công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Ví dụ 4, Rèn luyện kĩ năng sử dụng công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Luyện tập 2, Củng cố kĩ năng sử dụng công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số., HS tự làm tại lớp. HD. Diện tích hình phẳng cần tìm là $S = \int_1^4 \left
| Vận dụng 1 | Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HS tự làm tại lớp. HD. Xét phương trình hoành độ giao điểm: $
| Vận dụng 1 | Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HS tự làm tại lớp.
HD. Xét phương trình hoành độ giao điểm:
$-0{,}36x + 9 = 0{,}14x + 2 \Leftrightarrow x = 14$.
Khi đó $p_0 = 3{,}96$.
Thặng dư tiêu dùng cho sản phẩm này là
$\int\limits_{0}^{14} |-0{,}36x + 9 - 3{,}96|\text{d}x = 35{,}28$ (triệu đồng).
Thặng dư sản xuất cho sản phẩm này là
$\int\limits_{0}^{14} |0{,}14x + 2 - 3{,}96|\text{d}x = 13{,}72$ (triệu đồng). |
| :--- | :--- | :--- |
| Tổng kết | Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà. | GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. |
Tiết 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. ỨNG DỤNG TÍCH PHÂN ĐỂ TÍNH THỂ TÍCH VẬT THỂ
a) Tính thể tích của vật thể
HĐ3. Nhận biết công thức tính thể tích vật thể, Giúp HS nhận biết công thức tính thể tích vật thể., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu trong HĐ3. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 5, Rèn luyện kĩ năng tính thể tích vật thể., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
Ví dụ 6, Rèn luyện kĩ năng tính thể tích vật thể., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV. GV theo dõi và tổng kết lại kiến thức.
Vận dụng 2, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng vào giải quyết tình huống thực tế., HS tự làm tại lớp. GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. HD. Mỗi mặt phẳng vuông góc với trục $Ox$ tại điểm có hoành độ bằng $x$ ($a \le x \le b$), cắt khối chóp cụt đều theo thiết diện có diện tích
| | | $S(x)=\frac{S_1}{b^2}x^2$. Thể tích của khối chóp cụt đều này là $V=\int_{a}^{b} S(x) \mathrm{d} x=\int_{a}^{b} \frac{S_1}{b^2} x^2 \mathrm{d} x=\left.\fr
| | | $S(x)=\frac{S_1}{b^2}x^2$.
Thể tích của khối chóp cụt đều này là
$V=\int_{a}^{b} S(x) \mathrm{d} x=\int_{a}^{b} \frac{S_1}{b^2} x^2 \mathrm{d} x=\left.\frac{S_1}{b^2} \cdot \frac{x^3}{3}\right|_{a}^{b}$
$=\frac{S_1}{b^2} \cdot \frac{b^3-a^3}{3}=S_1 \cdot \frac{b-a}{3} \cdot \frac{b^2+a b+a^2}{b^2}$.
Mà $S_0=\frac{S_1}{b^2} a^2$ và $h=b-a$ nên
$V=\frac{h}{3}\left(S_1+\sqrt{S_0 S_1}+S_0\right)$.
Do đó thể tích khối chóp có diện tích đáy bằng $S$ và chiều cao bằng $h$ là $V=\frac{1}{3} Sh$. |
| :--- | :--- | :--- |
| Tổng kết | Dành cho dự phòng, tổng kết lại nội dung của tiết học, dặn dò công việc về nhà. | GV sử dụng tuỳ tình hình thực tế của lớp học. |
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
b) Tính thể tích khối tròn xoay
HD4. Nhận biết công thức tính thể tích khối tròn xoay, Giúp HS nhận biết công thức tính thể tích khối tròn xoay., – HS thực hiện lần lượt các yêu cầu của HD4. GV giúp đỡ HS khi cần. – GV ghi bảng hoặc trình chiếu nội dung trong khung kiến thức.
Ví dụ 7, Rèn luyện kĩ năng tính thể tích khối tròn xoay., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Ví dụ 8, Rèn luyện kĩ năng tính thể tích khối tròn xoay., HS làm việc dưới sự hướng dẫn của GV.
Vận dụng 3, Vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng, HS tự làm tại lớp.
| | trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HD. a) Đường thẳng $BC$ đi qua điểm $B(h; R)$ và điểm $C(0; r)$ có phương trình là $$y = \frac{R - r}{h}x + r
| | trong bài vào giải quyết tình huống thực tế. | HD. a) Đường thẳng $BC$ đi qua điểm $B(h; R)$ và điểm $C(0; r)$ có phương trình là
$$y = \frac{R - r}{h}x + r \ (h \neq 0).$$
Thể tích của khối nón cụt là
$$V = \pi \int_{0}^{h} \left( \frac{R - r}{h}x + r \right)^2 dx$$
$$= \pi \left( \frac{(R - r)^2}{h^2} \cdot \frac{x^3}{3} + \frac{(R - r)r}{h}x^2 + r^2x \right) \Bigg|_0^h$$
$$= \frac{1}{3}\pi h \left( R^2 + Rr + r^2 \right).$$
b) Cho $r = 0$ trong công thức nhận được ở phần a, ta được thể tích của khối nón có bán kính đáy bằng $R$ và chiều cao $h$ là
$$V = \frac{1}{3}\pi h R^2.$$
Tổng kết
3. Phân loại bài tập
– Tính diện tích các hình phẳng: Bài tập 4.14, 4.15.
– Vận dụng công thức tính diện tích hình phẳng để giải quyết bài toán thực tiễn: Bài 4.16.
– Tính thể tích khối tròn xoay: Bài tập 4.17, 4.18, 4.19.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp học, GV có thể lựa chọn thêm các bài tập phù hợp trong SBT và các tài liệu tham khảo khác.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
4.14. Diện tích hình phẳng cần tính là
$$S = \int_{0}^{4} |5x - x^2 - x| dx = \int_{0}^{4} |4x - x^2| dx = \int_{0}^{4} (4x - x^2) dx = \left( 2x^2 - \frac{x^3}{3} \right) \Bigg|_0^4 = \frac{32}{3}.$$
4.15. a) Vì $e^x > 0 > x^2 - 1, \forall x \in (-1; 1)$ nên diện tích hình phẳng cần tính là $S = \int_{-1}^{1} |e^x - x^2 + 1| dx = \int_{-1}^{1} (e^x - x^2 + 1
4.15. a) Vì $e^x > 0 > x^2 - 1, \forall x \in (-1; 1)$ nên diện tích hình phẳng cần tính là
$S = \int_{-1}^{1} |e^x - x^2 + 1| dx = \int_{-1}^{1} (e^x - x^2 + 1) dx$
$= \left( e^x - \frac{x^3}{3} + x \right) \Big|_{-1}^{1} = e - \frac{1}{3} + 1 - \frac{1}{e} - \frac{1}{3} + 1 = e - \frac{1}{e} + \frac{4}{3}.$
b) Vì $x > 1 > \sin x, \forall x \in \left( \frac{\pi}{2}; \pi \right)$ nên diện tích hình phẳng cần tính là
$S = \int_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} |\sin x - x| dx = \int_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} (x - \sin x) dx = \left( \frac{x^2}{2} + \cos x \right) \Big|_{\frac{\pi}{2}}^{\pi} = \frac{\pi^2}{2} - 1 - \frac{\pi^2}{8} = \frac{3\pi^2}{8} - 1.$
c) Diện tích hình phẳng cần tính là
$S = \int_{-\sqrt{3}}^{\sqrt{3}} |9 - x^2 - 2x^2| dx = \int_{-\sqrt{3}}^{\sqrt{3}} (9 - 3x^2) dx = (9x - x^3) \Big|_{-\sqrt{3}}^{\sqrt{3}} = 12\sqrt{3}.$
d) Diện tích hình phẳng cần tính là
$S = \int_{0}^{1} |\sqrt{x} - x^2| dx = \int_{0}^{1} (\sqrt{x} - x^2) dx = \left( \frac{2}{3}x\sqrt{x} - \frac{x^3}{3} \right) \Big|_{0}^{1} = \frac{1}{3}.$
4.16. Sự bất bình đẳng thu nhập của Hoa Kỳ vào năm 2005 là
$\int_{0}^{100} |(0,00061x^2 + 0,0218x + 1723)^2 - x| dx \approx 297945768,2.$
4.17. Thể tích vật thể cần tìm là
$V = \pi \int_{0}^{2} (2x - x^2)^2 dx = \pi \left( \frac{4}{3}x^3 - x^4 + \frac{x^5}{5} \right) \Big|_{0}^{2} = \frac{16\pi}{15}.$
4.18. Thể tích khối chỏm cầu là
$V = \pi \int_{R-h}^{R} \left( \sqrt{R^2 - x^2} \right)^2 dx = \pi \left( R^2x - \frac{x^3}{3} \right) \Big|_{R-h}^{R} = \pi \left( Rh^2 - \frac{h^3}{3} \right).$
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG IV I. GỢI Ý DẠY HỌC – GV hệ thống hoá kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức). – GV hệ thống các dạng toán cơ bản và
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG IV
I. GỢI Ý DẠY HỌC
– GV hệ thống hoá kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức).
– GV hệ thống các dạng toán cơ bản và nhắc lại ngắn gọn phương pháp giải, cũng như những lưu ý cần thiết.
– Tuỳ tình hình thực tế của lớp, GV có thể cho HS chữa một số bài tập ở Bài tập cuối Chương IV theo dụng ý sư phạm của mình.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
A. Trắc nghiệm
4.20. D
4.21. D
4.22. C
4.23. A
4.24. B
4.25. A
4.26. D
4.27. C
B. Tự luận 4.28. a) $F(x)=\frac{2^x}{\ln 2}-\ln |x|+C$. b) $F(x)=\frac{2}{5} x^{2} \sqrt{x}+3 \sin x+2 \cot x+C$. 4.29. Ta có : $F(x)=2 \sin x-\cot x+C$. $F\lef
B. Tự luận
4.28. a) $F(x)=\frac{2^x}{\ln 2}-\ln |x|+C$.
b) $F(x)=\frac{2}{5} x^{2} \sqrt{x}+3 \sin x+2 \cot x+C$.
4.29. Ta có : $F(x)=2 \sin x-\cot x+C$.
$F\left(\frac{\pi}{4}\right)=\sqrt{2}-1+C \Rightarrow \sqrt{2}-1+C=-1 \Rightarrow C=-\sqrt{2}$.
Vậy $F(x)=2 \sin x-\cot x-\sqrt{2}$.
4.30. Ta có:
$v(t)=30-9,8 t(t \geq 0)$.
Vậy vận tốc của viên đạn ở thời điểm 2 giây là $v(2)=10,4(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$.
4.31. Quãng đường con cá bơi được khi bơi ngược dòng là:
$S(t)=\int v(t) \mathrm{d} t=\int\left(-\frac{2 t}{5}+4\right) \mathrm{d} t=-\frac{1}{5} t^{2}+4 t+C$.
Vì $S(0)=0$ nên suy ra $C=0$.
Do đó: $S(t)=-\frac{1}{5} t^{2}+4 t=-\frac{1}{5}\left(t^{2}-20 t+100\right)+20=-\frac{1}{5}(t-10)^{2}+20 \leq 20$.
Vậy khoảng cách xa nhất mà con cá có thể bơi được là $20 \mathrm{~km}$.
4.32. a) $\frac{653}{12}$. b) 0 . c) $\sqrt{3}-1$. d) 36 .
4.33. Vì $e^{x} \geq 1 \geq x$ với mọi $x \in[0 ; 1]$ nên ta có: $S=\int_{0}^{1}\left(e^{x}-x\right) \mathrm{d} x=e-\frac{3}{2}$.
4.34. a) $V = \pi \int\limits_{-1}^{1} (1 - x^2)^2 ,dx = \frac{16}{15}\pi$. b) $V = \pi \int\limits_{2}^{4} \left(\sqrt{25 - x^2}\right)^2 ,dx = \pi \int\limits
4.34. a) $V = \pi \int\limits_{-1}^{1} (1 - x^2)^2 ,dx = \frac{16}{15}\pi$.
b) $V = \pi \int\limits_{2}^{4} \left(\sqrt{25 - x^2}\right)^2 ,dx = \pi \int\limits_{2}^{4} (25 - x^2) ,dx = \frac{94}{3}\pi$.
4.35. Mặt trong bình gốm sinh ra khi quay đồ thị $y = \frac{1}{175}x^2 + \frac{3}{35}x + 5, \ 0 \leq x \leq 30$ xung quanh trục $Ox$. Do bề dày bình gốm luôn là 1 cm nên mặt ngoài bình gốm là một mặt tròn xoay sinh ra khi quay đồ thị $y = \frac{1}{175}x^2 + \frac{3}{35}x + 6, \ 0 \leq x \leq 30$ xung quanh trục $Ox$.
Số centimét khối đất sét cần sử dụng là
$$V = \pi \int\limits_{0}^{30} \left(\frac{1}{175}x^2 + \frac{3}{35}x + 6\right)^2 ,dx - \pi \int\limits_{0}^{30} \left(\frac{1}{175}x^2 + \frac{3}{35}x + 5\right)^2 ,dx$$
$$= \pi \int\limits_{0}^{30} \left(\frac{2}{175}x^2 + \frac{6}{35}x + 11\right) ,dx$$
$$= \pi \left(\frac{2}{3 \cdot 175}x^3 + \frac{3}{35}x^2 + 11x\right)\bigg|_0^{30}$$
$$= \pi \left(\frac{2}{3 \cdot 175} \cdot 30^3 + \frac{3}{35} \cdot 30^2 + 11 \cdot 30\right) = 510\pi \ (\text{cm}^3).$$
Chương V. PHƯƠNG PHÁP TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN A TỔNG QUAN 1 Vị trí, vai trò của chương Tư tưởng của phương pháp toạ độ trong không gian là đại số hoá hình học,
Chương V. PHƯƠNG PHÁP TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
A TỔNG QUAN
1 Vị trí, vai trò của chương
Tư tưởng của phương pháp toạ độ trong không gian là đại số hoá hình học, cụ thể là thông qua một hệ trục toạ độ, thể hiện các khái niệm và tính chất của hình học theo ngôn ngữ của đại số, từ đó dùng phương pháp của đại số để nghiên cứu hình học.
Cùng với nội dung phương pháp toạ độ trong mặt phẳng, nội dung phương pháp toạ độ trong không gian giúp HS nhận ra: Mỗi khoa học trước hết là một ngôn ngữ để diễn đạt các sự kiện của tự nhiên và xã hội; mỗi khoa học bao gồm hệ thống khái niệm, kết quả và phương pháp. Phương pháp toạ độ trong không gian biểu hiện rõ ưu điểm và hạn chế của ngôn ngữ, phương pháp hình học so với ngôn ngữ, phương pháp đại số trong những tình huống cụ thể.
Chương này cũng giúp HS củng cố kiến thức hình học không gian đã được học, bước đầu làm quen với việc xây dựng hình học bằng phương pháp đại số.
2 Cấu tạo chương
Chương này gồm 4 bài học và 1 bài ôn tập chương, được thực hiện trong 18 tiết. Cụ thể như sau:
Bài 14. Phương trình mặt phẳng 6 tiết
Bài 15. Phương trình đường thẳng trong không gian 5 tiết
Bài 16. Công thức tính góc trong không gian 2 tiết
Bài 17. Phương trình mặt cầu 3 tiết
Bài tập cuối chương V 2 tiết
3 Một số điểm cần lưu ý
Cần chú ý đến việc cho HS củng cố các khái niệm và tính chất của hình học không gian đã được học ở lớp 11.
Đối với từng tình huống cụ thể giúp HS nhận ra ưu điểm và hạn chế giữa ngôn ngữ, phương pháp hình học và ngôn ngữ, phương pháp đại số: Chẳng hạn các bài toán chứng minh quan hệ vuông góc, tính khoảng cách, tính góc thường là các bài toán khá khó trong hình học không gian, nhưng chúng trở nên khá cơ bản trong không gian toạ độ; ngược lại, chẳng hạn khái niệm góc phẳng nhị diện khó thể hiện trong không gian toạ độ (và không được đề cập trong Chương trình).
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC Bài 14. PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG (6 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài 14. PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG (6 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau: - Nhận biết được phương trình mặt phẳng. - Viết được phương trình mặt phẳng trong các trường hợp: qua một điểm và biết
vectơ pháp tuyến (VTPT), qua một điểm và biết cặp vectơ chỉ phương (VTCP), qua ba điểm không thẳng hàng.
Nhận biết được hai mặt phẳng song song, hai mặt phẳng vuông góc. - Biết tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng. - Biết vận dụng kiến thức về phương trình mặt phẳng, công thức tính khoảng cách từ
một điểm đến một mặt phẳng vào một số bài toán liên quan đến thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất
Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (máy tính cầm tay, thước kẻ, ê ke,
hoặc phần mềm vẽ hình). - Năng lực giải quyết vấn đề toán học (xuyên suốt bài học). - Năng lực mô hình hoá toán học (các bài tập vận dụng trong bài học). - Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt quá trình học tập và
báo cáo kết quả học tập, phẩm chất yêu nước (thông qua bài tập về cối xay lúa, HS có thể tìm hiểu thêm về công việc xay lúa, giã gạo trước đây).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Nhấn mạnh cho HS điểm thuộc mặt phẳng khi và chỉ khi toạ độ của điểm đó thoả
mãn phương trình mặt phẳng. - Chương trình và SGK không đề cập đến phương trình tham số của mặt phẳng. Do đó,
phương trình tổng quát của mặt phẳng có khi được nói gọn là phương trình mặt phẳng.
III. GỢI Ý DẠY HỌC 1. Thời lượng Dự kiến phân bổ thời gian: 6 tiết. Cụ thể như sau: – Mục 1: 1 tiết. Mục 2: 0,5 tiết. Mục 3: 1,5 tiết. Mục 4: 1 tiết. Mục 5: 0,5
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 6 tiết. Cụ thể như sau:
– Mục 1: 1 tiết. Mục 2: 0,5 tiết. Mục 3: 1,5 tiết. Mục 4: 1 tiết. Mục 5: 0,5 tiết. Mục 6: 0,5 tiết.
– Bài tập cuối bài 1 tiết.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu tình huống để kích thích nhu cầu học tập của HS, chưa yêu cầu HS giải quyết ngay. Khi HS tiếp thu đủ lượng tri thức toán học cần thiết trong bài thì sẽ quay lại giải quyết.
1. VECTƠ PHÁP TUYẾN CỦA MẶT PHẲNG VÀ CẶP VECTƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA MẶT PHẲNG
HĐ1, Hình thành khái niệm VTPT., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – GV có thể giải thích cho HS phương thẳng đứng và mặt phẳng nằm ngang tại một điểm (điều này đã được đề cập ở SGK Toán 11).
Khung kiến thức, Khái niệm VTPT., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Chú ý, – Nêu một cách xác định mặt phẳng. – Giúp HS hiểu sâu hơn về khái niệm VTPT., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – Chú ý rằng trong Chương trình môn Toán lớp 11, HS đã được học qua một điểm có duy nhất mặt phẳng vuông góc với đường thẳng cho trước. – GV có thể nêu chiều ngược lại: Mặt phẳng có nhiều VTPT, chúng cùng phương với nhau.
Ví dụ 1, Nhận biết VTPT, GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 1, HS rèn luyện kĩ năng nhận biết VTPT., GV trình bày, giảng giải cho HS. Giải. Ta có $\overrightarrow{AB} = (-4; 2; -2)$ là một VTPT của mặt phẳng $(\alpha)$.
HĐ2, Tìm một vectơ vuông góc với hai vectơ cho trước., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Có thể nêu câu hỏi gợi ý HS: + Hai vectơ vuông góc với nha
HĐ2, Tìm một vectơ vuông góc với hai vectơ cho trước., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Có thể nêu câu hỏi gợi ý HS: + Hai vectơ vuông góc với nhau khi và chỉ khi tích vô hướng của chúng bằng bao nhiêu? + Công thức tính tích vô hướng giữa hai vectơ theo toạ độ của chúng là gì? + Hai vectơ cùng phương khi và chỉ khi toạ độ của chúng có mối quan hệ gì?
Khung kiến thức, Khái niệm tích có hướng của hai vectơ., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – Có thể dạy HS cách nhớ công thức tính tích có hướng thông qua định thức cấp 2.
Chú ý, Điều kiện cần và đủ để tích có hướng của hai vectơ bằng vectơ-không. Kí hiệu định thức cấp 2., GV trình bày, giảng giải cho HS. Lưu ý đề cập tới cả điều kiện cần và đủ để tích có hướng của hai vectơ khác vectơ-không.
Ví dụ 2, HS học kĩ năng tính tích có hướng của hai vectơ., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 2, HS luyện tập kĩ năng tính tích có hướng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. $[\vec{u}, \vec{v}] = (0; 0; 0)$. Qua đó, ta có thể nhận xét, hai vectơ cùng phương thì tích có hướng của chúng bằng $\vec{0}$.
HĐ3, Hình thành khái niệm cặp VTCP của mặt phẳng., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Ở phần b, GV có thể lưu ý HS rằng: Nếu một đường thẳng song song với một mặt phẳng thì trong mặt phẳng tồn tại đường thẳng song song với đường thẳng đã cho. Từ đó có thể thấy rằng giá của $[\vec{u}, \vec{v}]$ vuông góc với hai đường thẳng không cùng phương trong mặt phẳng $(P)$.
Khung kiến thức, – Khái niệm cặp VTCP của mặt phẳng. – Quan hệ giữa cặp VTCP và VTPT của mặt phẳng., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – HS ghi nhớ cách tìm VT
Khung kiến thức, – Khái niệm cặp VTCP của mặt phẳng. – Quan hệ giữa cặp VTCP và VTPT của mặt phẳng., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – HS ghi nhớ cách tìm VTPT của mặt phẳng thông qua cặp VTCP.
Ví dụ 3, HS học kĩ năng tính VTPT khi biết cặp VTCP., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 3, HS luyện tập kĩ năng tính VTPT khi biết cặp VTCP., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Ta có $\overrightarrow{AB} = (-3;3;-1), \overrightarrow{AC} = (-3;5;1)$. Suy ra: $\vec{n} = [\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}] = (8;6;-6)$ là một VTPT của mặt phẳng $(ABC)$.
Vận dụng 1, HS vận dụng tích có hướng vào giải quyết bài toán thực tế., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải a) Ta có $\overrightarrow{M} = [\overrightarrow{OP}, \overrightarrow{F}] = (cy - bz; az - cx; bx - ay)$. b) Nếu $\overrightarrow{OP'} = 2\overrightarrow{OP} = (2x;2y;2z)$ thì $\overrightarrow{M'} = [\overrightarrow{OP'}, \overrightarrow{F}] = (2cy - 2bz; 2az - 2cx; 2bx - 2ay) = 2\overrightarrow{M}$. Từ kết quả trên ta thấy nếu vị trí đặt lực $P$ càng xa vị trí ốc $O$ thì moment lực càng lớn và do đó ta càng đỡ tốn sức khi vặn ốc. Chú ý: Do tính chất trên mà tay nắm cánh cửa (vị trí đặt tay khi mở đóng cửa) được đặt ở vị trí xa trục chứa bản lề cánh cửa).
2. PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA MẶT PHẲNG
| HĐ4 | Hình thành khái niệm phương trình tổng quát của mặt phẳng. | – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Ở phần a, GV có thể gợi ý HS viết toạ độ của hai vectơ đang xét. |
Khung kiến thức, Nêu dạng của phương trình tổng quát của mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS. Chú ý, Chiều ngược lại của kết luận về phương trình tổng q
Khung kiến thức, Nêu dạng của phương trình tổng quát của mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Chú ý, Chiều ngược lại của kết luận về phương trình tổng quát của mặt phẳng., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – GV nhấn mạnh cho HS: + Trong phương trình tổng quát của mặt phẳng, các hệ số $A$, $B$, $C$ không đồng thời bằng 0. + Một điểm thuộc mặt phẳng khi và chỉ khi tọa độ của nó thoả mãn phương trình mặt phẳng.
Ví dụ 4, HS học kĩ năng nhận biết phương trình tổng quát của mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 4, HS rèn luyện kĩ năng nhận biết phương trình tổng quát của mặt phẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Phương trình tổng quát của mặt phẳng là phương trình b) $\frac{x}{2} - y + \frac{z}{3} + 5 = 0$.
Ví dụ 5, HS học kĩ năng tìm VTPT của mặt phẳng, nhận biết một điểm thuộc một mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 5, HS rèn kĩ năng tìm VTPT của mặt phẳng, nhận biết một điểm thuộc một mặt phẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Điểm $A(-2;1;0)$ thuộc mặt phẳng $(\alpha): x + 2 = 0$ vì $-2 + 2 = 0$. b) Một VTPT của $(\alpha)$ là $\vec{n} = (1;0;0)$.
3. LẬP PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA MẶT PHẲNG
HĐ5, Lập phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết VTPT., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết VTPT., GV trình bày, giảng dạy cho HS.
Ví dụ 6, HS học kĩ năng lập phương trình của mặt phẳng đi qua một điểm và biết VTPT., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Luyện tập 6, HS rèn luyện kĩ nă
Ví dụ 6, HS học kĩ năng lập phương trình của mặt phẳng đi qua một điểm và biết VTPT., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Luyện tập 6, HS rèn luyện kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết VTPT., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Một VTPT của $(\alpha)$ là $\vec{k} = (0;0;1)$, mà mặt phẳng $(\alpha)$ đi qua $M(1;2;-4)$ nên phương trình mặt phẳng $(\alpha)$ là: $z + 4 = 0$.
HĐ6, Lập phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết cặp VTCP., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ để HS thực hiện. – GV có thể gợi ý HS nhớ lại kết quả đã có ở HĐ2 về việc tìm một vectơ vuông góc với hai vectơ.
Khung kiến thức, Cách viết phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết cặp VTCP., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 7, HS học kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết cặp VTCP., GV tổ chức, quan sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Luyện tập 7, HS rèn kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua một điểm và biết cặp VTCP., GV trình bày, giảng giải cho HS. Giải. Trục $Oy$ có một VTCP là $\vec{j} = (0;1;0)$ và đường thẳng $BC$ có VTCP là $\overrightarrow{BC} = (-2;2;-1)$. Mặt phẳng song song với $Oy$ và $BC$ có một VTPT là $\vec{n} = [\vec{j}, \overrightarrow{BC}] = (-1;0;2)$. Phương trình mặt phẳng cần tìm là: $-1(x - 1) + 0(y + 2) + 2(z + 1) = 0$ $\Leftrightarrow x - 2z - 3 = 0$.
HĐ7, Lập phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Cách viết phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 8, HS học kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng., GV trình bày, giảng giải cho HS. Luyện tập 8, – HS rèn luyện kĩ năng viết
Ví dụ 8, HS học kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 8, – HS rèn luyện kĩ năng viết phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng. – Giới thiệu phương trình mặt phẳng theo đoạn chắn., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – GV có thể hướng dẫn HS tiến hành theo hai hướng: + Hướng 1: Viết phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm đã cho, sau đó, biến đổi phương trình đó về phương trình đề bài yêu cầu. + Hướng 2: Kiểm tra xem phương trình $\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} - 1 = 0$ có phải là phương trình của một mặt phẳng và ba điểm không thẳng hàng đã cho có thoả mãn phương trình đó hay không. Giải. Vì toạ độ của ba điểm $A(a;0;0)$, $B(0;b;0)$, $C(0;0;c)$ đều thoả mãn phương trình $\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1$ nên phương trình mặt phẳng $(ABC)$ là $\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1$.
Vận dụng 2, HS vận dụng hiểu biết về phương trình mặt phẳng để giải quyết vấn đề được nêu ra trong tình huống mở đầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Ở câu c, GV có thể nêu câu hỏi gợi ý, hoặc nhấn mạnh với HS: Điều kiện để $M$ luôn thuộc mặt phẳng $(M_1M_2M_3)$. Giải. a) Với $t = 0$ thì $M_1 = (1;1;1)$, với $t = \frac{\pi}{2}$ thì $M_2 = (-1;1;0)$, với $t = \pi$ thì $M_3 = (-1;-1;-1)$. b) $\overrightarrow{M_1M_2} = (-2;0;-1)$ và $\overrightarrow{M_1M_3} = (-2;-2;-2)$ là hai vectơ không cùng phương.
Phương trình mặt phẳng $\left(M_1M_2M_3\right)$ là: $x + y - 2z = 0$. c) Điểm $M(\cos t - \sin t; \cos t + \sin t; \cos t)$ luôn thuộc mặt phẳng $\left(M_1M_2M_
Phương trình mặt phẳng $\left(M_1M_2M_3\right)$ là: $x + y - 2z = 0$. c) Điểm $M(\cos t - \sin t; \cos t + \sin t; \cos t)$ luôn thuộc mặt phẳng $\left(M_1M_2M_3\right)$ với mọi $t$.
4. ĐIỀU KIỆN ĐỂ HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC VỚI NHAU
HD8, Tìm điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc với nhau., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – GV có thể nhắc lại hoặc cho HS nhắc lại khái niệm góc giữa hai mặt phẳng.
Khung kiến thức, Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc với nhau., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Chú ý, Một cách tìm cặp VTCP từ quan hệ vuông góc., – GV trình bày, giảng giải cho HS. – GV có thể nêu hoặc cho HS rút ra kết luận: Mặt phẳng vuông góc với hai mặt phẳng cắt nhau thì nhận hai VTPT tương ứng của hai mặt phẳng đó làm cặp VTCP.
Ví dụ 9, HS học kĩ năng nhận biết hai mặt phẳng vuông góc với nhau., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 9, HS rèn kĩ năng nhận biết hai mặt phẳng vuông góc với nhau., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Ta có $\vec{n} = (3;1;-1)$ là một VTPT của mặt phẳng $(\alpha)$, $\vec{n'} = (9;3;-3)$ là một VTPT của mặt phẳng $(\beta)$. Vì $\vec{n} \cdot \vec{n'} = 27 + 3 + 3 = 33 \neq 0$ nên hai mặt phẳng $(\alpha), (\beta)$ không vuông góc với nhau.
Ví dụ 10, HS học kĩ năng viết phương trình mặt phẳng trong bài toán gắn với quan hệ vuông góc., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Vận dụng 3, HS vận dụng kiến thức đã học về phương trình mặt phẳng và quan hệ vuông góc giữa hai mặt phẳng vào giải quyết tình huống thực tiễn., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Sàn của căn phòng là hình tứ giác OABC nằm trong mặt phẳng (Oxy). Gọi (P), (Q), (R), (S) tương ứng là các mặt phẳng chứa các bức tường ứng với các chân tường OA, AB, BC, CO.
| | | a) Mặt phẳng chứa bức tường $(P)$ có phương trình là $y = 0$. Mặt phẳng chứa bức tường $(Oyz)$ có phương trình là $x = 0$. Mặt phẳng $(Q)$ có phương trình
| | | a) Mặt phẳng chứa bức tường $(P)$ có phương trình là $y = 0$. Mặt phẳng chứa bức tường $(Oyz)$ có phương trình là $x = 0$. Mặt phẳng $(Q)$ có phương trình là $x = 2$.
Ta có $\overrightarrow{BC} = (-2; 2\sqrt{3} - 3; 0), \vec{k} = (0; 0; 1)$.
Một VTPT của mặt phẳng $(R)$ là $\left[\overrightarrow{BC}, \vec{k}\right] = (2\sqrt{3} - 3; 2; 0)$.
Phương trình mặt phẳng $(R)$ là:
$\begin{aligned} & (2\sqrt{3} - 3)(x - 2) + 2(y - 3) = 0 \ & \Leftrightarrow (2\sqrt{3} - 3)x + 2y - 4\sqrt{3} = 0. \end{aligned}$
Phương trình mặt phẳng $(S)$ là $x = 0$.
b) Mặt phẳng $(P)$ vuông góc với mặt phẳng $(S)$.
Mặt phẳng $(P)$ vuông góc với mặt phẳng $(Q)$.
5. ĐIỀU KIỆN ĐỂ HAI MẶT PHẲNG SONG SONG VỚI NHAU
HĐ9
Khung kiến thức
Chú ý
– Điều kiện để hai mặt phẳng trùng nhau.
Ví dụ 11
Luyện tập 10
Giải. a) Ta có hai mặt phẳng $(\alpha), (\beta)$ không song song với nhau vì $\vec{n}{\alpha} = (5; 2; -4), \vec{n}{\beta} = (10; 4; -2)$ không cùng phương.
b) Vì $5 \cdot 1 + 2 \cdot (-3) - 4 \cdot 5 + 6 = -15 \neq 0$ và $10 \cdot 1 + 4 \cdot (-3) - 2 \cdot 5 + 12 = 0$ nên điểm $M$ không thuộc mặt phẳng $(\alpha)$
b) Vì $5 \cdot 1 + 2 \cdot (-3) - 4 \cdot 5 + 6 = -15 \neq 0$ và $10 \cdot 1 + 4 \cdot (-3) - 2 \cdot 5 + 12 = 0$ nên điểm $M$ không thuộc mặt phẳng $(\alpha)$ nhưng thuộc mặt phẳng $(\beta)$. c) Mặt phẳng $(P)$ nhận $\vec{n_\alpha} = (5;2;-4)$ làm VTPT nên phương trình mặt phẳng $(P)$ là $5(x-1)+2(y+3)-4(z-5)=0$ $\Leftrightarrow 5x+2y-4z+21=0$.
Vận dụng 4, Vận dụng kiến thức về phương trình mặt phẳng trong biểu diễn số liệu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Mỗi thí sinh có điểm thi Toán, Ngữ văn, Tiếng Anh tương ứng là $x_0, y_0, z_0$ mà có tổng số điểm ba môn đó bằng 27 thì đều có điểm biểu diễn $M(x_0;y_0;z_0)$ có toạ độ thoả mãn phương trình hay $x+y+z-27=0$. Do đó các điểm biểu diễn các thí sinh có tổng điểm bằng 27 đều cùng thuộc mặt phẳng có phương trình $x+y+z-27=0$. b) Tương tự câu a, các thí sinh có tổng số điểm ba môn bằng $m$ thì đều có điểm biểu diễn kết quả cùng thuộc mặt phẳng $(\alpha_m): x+y+z-m=0$. Các các mặt phẳng như vậy cùng nhận VTPT là $(1;1;1)$. Vì vậy ứng với các giá trị $m$ khác nhau, các mặt phẳng $(\alpha_m)$ song song với nhau.
6. KHOẢNG CÁCH TỪ MỘT ĐIỂM ĐẾN MỘT MẶT PHẲNG
HĐ10, Thiết lập công thức khoảng cách., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Công thức tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 12, HS học kĩ năng tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
| Luyện tập 11 | HS rèn kĩ năng tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng. | GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Một VTPT của $(P)$ là $\ve
| Luyện tập 11 | HS rèn kĩ năng tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng. | GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Giải. a) Một VTPT của $(P)$ là $\vec{n} = (1;3;1)$, vecto này cũng là một VTPT của mặt phẳng $(Q)$. Mặt khác có $A(0;-1;1)$ thuộc $(P)$ nhưng không thuộc $(Q)$, do đó $(P) \parallel (Q)$.
b) Khoảng cách giữa $(P)$ và $(Q)$ bằng khoảng cách giữa $A$ và $(Q)$, do vậy khoảng cách cần tìm bằng
$$\frac{|0-3+1+5|}{\sqrt{1+9+1}} = \frac{3}{\sqrt{11}} = \frac{3\sqrt{11}}{11}.$$ |
| :--- | :--- | :--- |
| Vận dụng 5 | HS vận dụng công thức tính khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng để giải quyết tình huống thực tiễn. | GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Giải. Khoảng cách từ điểm $C(1;2;4)$ đến mặt phẳng $(P): x + 2y + 2z + 3$ là
$$\frac{|1+4+8+3|}{\sqrt{1+4+4}} = \frac{16}{3}.$$
Gọi $H$ là chân đường cao kẻ từ $C$ đến $(P)$.
Khi đó, bán kính hình tròn là
$$R = CH \cdot \tan\frac{115^\circ}{2} = \frac{16}{3} \cdot \tan\frac{115^\circ}{2} \approx 8,4 \text{ đơn vị độ dài}.$$ |
3. Phân loại bài tập
– Viết phương trình mặt phẳng theo ba trường hợp cơ bản: Từ Bài tập 5.1 đến Bài tập 5.4.
– Quan hệ song song và quan hệ vuông góc giữa các mặt phẳng: Các bài tập 5.3, 5.4, 5.6, 5.7.
– Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng: Các bài tập 5.5, 5.6, 5.7.
– Vận dụng hiểu biết về phương trình mặt phẳng, vectơ vào bài toán thực tế và bài toán vật lí: Từ bài tập 5.8 đến Bài tập 5.10.
IV. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
5.1. Đáp số. $x - 1 = 0$.
5.2. a) Ta có $A\left( {1; - 1;3} \right),,,B\left( {0;2;4} \right),,,D\left( {2; - 1;1} \right)$ và $A'\left( {0;1;2} \right)$. Vì $\overrightarrow {DC} = \ove
5.2. a) Ta có $A\left( {1; - 1;3} \right),,,B\left( {0;2;4} \right),,,D\left( {2; - 1;1} \right)$ và $A'\left( {0;1;2} \right)$.
Vì $\overrightarrow {DC} = \overrightarrow {AB} = \left( { - 1;3;1} \right) = \left( {{x_C} - 2;{y_C} + 1;{z_C} - 1} \right) \Rightarrow C = \left( {1;2;2} \right)$.
Vì $\overrightarrow {BB'} = \overrightarrow {AA'} = \left( { - 1;2; - 1} \right) = \left( {{x_{B'}};{y_{B'}} - 2;{z_{B'}} - 4} \right) \Rightarrow B' = \left( { - 1;4;3} \right)$.
Vì $\overrightarrow {DD'} = \overrightarrow {AA'} = \left( { - 1;2; - 1} \right) = \left( {{x_{D'}} - 2;{y_{D'}} + 1;{z_{D'}} - 1} \right) \Rightarrow D' = \left( {1;1;0} \right)$.
b) Ta có $\left[ {\overrightarrow {CB'} ,\overrightarrow {CD'} } \right] = \left( { - 3; - 4;2} \right)$ là một VTPT của mặt phẳng $\left( {CB'D'} \right)$.
Phương trình mặt phẳng $\left( {CB'D'} \right)$ là
$- 3\left( {x - 1} \right) - 4\left( {y - 2} \right) + 2\left( {z - 2} \right) = 0 \Leftrightarrow 3x + 4y - 2z - 7 = 0.$
5.3. Một VTPT của mặt phẳng (Q) là ${\vec n_Q} = \left( {3;2; - 1} \right)$, một VTPT của mặt phẳng (R) là ${\vec n_R} = \left( {1;1; - 1} \right)$. Một VTPT của mặt phẳng (P) là: $\vec n = \left[ {{{\vec n}_Q},{{\vec n}_R}} \right] = \left( { - 1;2;1} \right) = - \left( {1; - 2; - 1} \right)$.
Phương trình mặt phẳng (P) là:
$1\left( {x - 1} \right) - 2\left( {y + 1} \right) - 1\left( {z - 5} \right) = 0 \Leftrightarrow x - 2y - z + 2 = 0.$
5.4. Trục Ox có một VTCP là $\vec i = \left( {1;0;0} \right)$, một VTPT của mặt phẳng (Q) là ${\vec n_Q} = \left( {1;2; - 3} \right)$.
Một VTPT của mặt phẳng (P) là: $\vec n = \left[ {\vec i,{{\vec n}_Q}} \right] = \left( {0;3;2} \right)$.
Phương trình mặt phẳng (P) là:
$0\left( {x - 2} \right) + 3\left( {y - 3} \right) + 2\left( {z + 1} \right) = 0 \Leftrightarrow 3y + 2z - 7 = 0.$
5.5. Khoảng cách từ gốc toạ độ $O\left( {0;0;0} \right)$ đến (P) là: $\operatorname{d}\left( {O,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| 1 \right|}}{{\sqrt {1 + 4 + 4} }} = \frac{1}{3}$.
5.6. $\left( P \right):x + y + z + 2 = 0$, $\left( Q \right):x + y + z + 6 = 0$ là hai mặt phẳng có chung một VTPT là $\vec n = \left( {1;1;1} \right)$ và $A\left( {0; - 1; - 1} \right)$ thuộc (P) nhưng không thuộc (Q), do đó (P) // (Q).
Khoảng cách giữa (P) và (Q) là: $\operatorname{d}\left( {A,\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| { - 1 - 1 + 6} \right|}}{{\sqrt {1 + 1 + 1} }} = \frac{{4\sqrt 3 }}{3}$.
5.7. a) Một VTPT của (P) là ${\vec n_p} = \left( {1;3; - 1} \right)$, một VTPT của (Q) là ${\vec n_Q} = \left( {1; - 1; - 2} \right)$.
Vì ${\vec n_p} \cdot {\vec n_Q} = 1 - 3 + 2 = 0 \Rightarrow \left( P \right) \bot \left( Q \right)$.
Bài 15. Phương trình đường thẳng trong không gian (5 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau: – Nhận biết đ
Bài 15. Phương trình đường thẳng trong không gian
(5 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau:
– Nhận biết được phương trình tham số, phương trình chính tắc của đường thẳng.
– Viết được phương trình đường thẳng đi qua một điểm và biết VTCP, phương trình đường thẳng đi qua hai điểm.
– Nhận biết được vị trí tương đối giữa hai đường thẳng.
– Biết vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng vào một số bài toán thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học). Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học). Năng lực sử dụng công cụ,
2. Về năng lực, phẩm chất
Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (máy tính cầm tay, thước kẻ, ê ke, hoặc phần mềm vẽ hình).
Năng lực giải quyết vấn đề toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực mô hình hoá toán học (các bài tập vận dụng trong bài học).
Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt quá trình học tập và báo cáo kết quả học tập.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Nhấn mạnh cho HS: Một điểm thuộc một đường thẳng khi và chỉ khi toạ độ của điểm thoả mãn phương trình của đường thẳng đó.
Lưu ý HS nhớ cách lập phương trình tham số của đường thẳng, không nhất thiết nhớ công thức.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 5 tiết. Cụ thể như sau:
Mục 1: 2 tiết. Mục 2: 0,5 tiết. Mục 3: 1,5 tiết.
Bài tập cuối bài: 1 tiết.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu tình huống để kích thích nhu cầu học tập của HS, chưa yêu cầu HS giải quyết ngay. Khi HS tiếp thu đủ lượng tri thức toán học cần thiết trong bài thì sẽ quay lại giải quyết.
1. PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG
a) Vectơ chỉ phương của đường thẳng
HĐ1, Hình thành khái niệm VTCP của một đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Khung kiến thức, Khái niệm VTCP của đường thẳng., GV trình bày,
HĐ1, Hình thành khái niệm VTCP của một đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Khái niệm VTCP của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Chú ý, – Nêu một cách xác định đường thẳng. – Giúp HS hiểu sâu hơn về khái niệm VTCP của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 1, HS học kĩ năng nhận biết VTCP của một đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 1, HS rèn kĩ năng nhận biết VTCP của một đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS. Giải. Các VTCP của đường thẳng $AB$ là: $\overrightarrow{AB}$, $\overrightarrow{BA}$, $\overrightarrow{A'B'}$, $\overrightarrow{B'A'}$.
b) Phương trình tham số của đường thẳng
HĐ2, Hình thành khái niệm phương trình tham số của đường thẳng., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Ở câu b, GV có thể gợi ý HS biểu diễn vectơ $\overrightarrow{AM}$ theo vectơ $\vec{u}$.
Khung kiến thức, Khái niệm phương trình tham số của đường thẳng., GV trình bày, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Chú ý, Nhận biết phương trình tham số và điểm thuộc đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 2, HS học kĩ năng nhận biết một điểm thuộc đường thẳng, một VTCP của đường thẳng khi biết phương trình tham số của đường thẳng đó. Viết phương, GV trình bày, giảng giải cho HS.
trình tham số của đường thẳng đi qua một điểm cho trước và biết VTCP. Luyện tập 2, HS rèn kĩ năng nhận biết một điểm thuộc đường thẳng và lập phương trình tham
trình tham số của đường thẳng đi qua một điểm cho trước và biết VTCP.
Luyện tập 2, HS rèn kĩ năng nhận biết một điểm thuộc đường thẳng và lập phương trình tham số của đường thẳng đi qua một điểm cho trước và biết VTCP., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Lần lượt lấy $t = 0$ và $t = 1$ ta nhận được tương ứng hai điểm thuộc đường thẳng $\Delta$ là $A(2;0;1), B(3;3;2)$. Một VTCP của đường thẳng $\Delta$ là $\vec{u} = (1;3;1)$. b) Phương trình tham số của đường thẳng cần tìm là $\begin{cases} x = t \ y = 3t \ z = t. \end{cases}$
c) Phương trình chính tắc của đường thẳng
HĐ3, Hình thành khái niệm phương trình chính tắc của đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Phương trình chính tắc của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 3, HS học kĩ năng nhận biết VTCP của đường thẳng và điểm thuộc đường thẳng khi biết phương trình chính tắc của đường thẳng đó., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 3, HS rèn kĩ năng nhận biết VTCP của đường thẳng và điểm thuộc đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Một VTCP của đường thẳng $\Delta$ là $\vec{u} = (3;1;5)$, hai điểm thuộc đường thẳng $\Delta$ là $A(-1;1;2), B(2;2;7)$. Chú ý: Khi lấy điểm thuộc đường thẳng có phương trình chính tắc, với mỗi giá trị của hoành độ, từ phương trình ta sẽ tính được tung độ và cao độ của điểm đó.
Ví dụ 4, HS học kĩ năng viết phương trình tham số và phương trình chính tắc của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS. Luyện tập 4, HS rèn kĩ năng viết
Ví dụ 4, HS học kĩ năng viết phương trình tham số và phương trình chính tắc của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 4, HS rèn kĩ năng viết phương trình chính tắc và phương trình tham số của đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Phương trình tham số của đường thẳng $\Delta$ là $\left{ \begin{array}{l}x=2-t\y=-1+2t\z=3t.\end{array} \right.$ Phương trình chính tắc của đường thẳng $\Delta$ là $\frac{x-2}{-1}=\frac{y+1}{2}=\frac{z}{3}$.
Ví dụ 5, HS học kĩ năng viết phương trình tham số của đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 5, HS rèn kĩ năng viết phương trình tham số của đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Phương trình tham số của đường thẳng đi qua $M(2;-1;3)$ và vuông góc với mặt phẳng $(Oyz)$ là $\left{ \begin{array}{l}x=2+t\y=-1\z=3\end{array} \right.$ vì đường thẳng đó có một VTCP là $\vec{i}=(1;0;0)$.
d) Lập phương trình đường thẳng đi qua hai điểm
HĐ4, Lập phương trình đường thẳng đi qua hai điểm., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Phương trình đường thẳng đi qua hai điểm., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 6, HS học kĩ năng viết phương trình đường thẳng đi qua hai điểm., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 6, HS rèn kĩ năng viết phương trình đường thẳng đi qua hai điểm., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Đáp số. Phương trình tham số của đường thẳng
$AB$ là $\begin{cases} x = 2 \ y = 1 + t \ z = 3 + t. \end{cases}$ Vận dụng 1, Vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng để giải quyết bài toán có tính thự
$AB$ là $\begin{cases} x = 2 \ y = 1 + t \ z = 3 + t. \end{cases}$
Vận dụng 1, Vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng để giải quyết bài toán có tính thực tiễn., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Ta có $M(2;3;-4), N(-1;0;8)$. a) Vì $\overrightarrow{MN} = (-3;-3;12) = -3(1;1;-4)$ là một VTCP của đường thẳng $MN$ nên phương trình đường thẳng $MN$ là $\begin{cases} x = 2 + t \ y = 3 + t \ z = -4 - 4t. \end{cases}$ b) $D$ là giao điểm của $MN$ và $(Oxy)$, ta xét: $z = -4 - 4t = 0 \Leftrightarrow t = -1$. Do đó $D(1;2;0)$. c) Vì $\overrightarrow{DM} = (1;1;-4), \overrightarrow{DN} = (-2;-2;8) = -2\overrightarrow{DM}$ nên $D$ nằm giữa $M$ và $N$. Trả lời câu hỏi được nêu ra trong tình huống mở đầu: Ta có $OD = \sqrt{1 + 4 + 0} = \sqrt{5} < 3$ nên tấm bia che khuất tầm nhìn.
2. HAI ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC
HĐ5, Tìm điều kiện để hai đường thẳng vuông góc với nhau., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Điều kiện để hai đường thẳng vuông góc với nhau., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 7, HS học kĩ năng nhận biết hai đường thẳng vuông góc., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 7, HS rèn kĩ năng nhận biết hai đường thẳng vuông góc., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Một VTCP của đường thẳng $\Delta$ là $\vec{u} = (2;1;-1)$, một VTCP của trục $Oz$ là $\vec{k} = (0;0;1)$. Ta thấy $\vec{u} \cdot \vec{k} = -1 \neq 0$ nên $\Delta$ không vuông góc với trục $Oz$.
Vận dụng 2, HS vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng trong một tình huống mang tính thực tiễn., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Hai co
Vận dụng 2, HS vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng trong một tình huống mang tính thực tiễn., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Hai con đường thuộc hai đường thẳng lần lượt có VTCP là $\overrightarrow{u_1} = (1;1;0), \overrightarrow{u_2} = (-2;2;0)$. Ta có $\overrightarrow{u_1} \cdot \overrightarrow{u_2} = 0$ nên hai con đường thuộc hai đường thẳng vuông góc với nhau.
3. VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNG
HĐ6, Xác định vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – Ở phần b, GV có thể gợi ý HS xét đường thẳng $d$ qua $A_1$ và song song với $\Delta_1$. Khi đó, từ giả thiết ta có ba đường thẳng $\Delta_1, A_1A_2, d$ cùng vuông góc với giá của $\left[ \overrightarrow{u_1}, \overrightarrow{u_2} \right]$ và cùng đi qua $A_1$. Sau đó GV có thể nêu các câu hỏi gợi ý sau: + Ba đường thẳng trên cùng thuộc một mặt phẳng hay không? + Mặt phẳng đó có chứa điểm $A_2$ hay không, có chứa đường thẳng $\Delta_2$ hay không?
Khung kiến thức, Tiêu chuẩn nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 8, HS học kĩ năng nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 8, HS rèn kĩ năng nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Hai đường thẳng có cùng một VTCP là $(1;-2;3)$ và điểm $A(3;0;1)$ thuộc đường thẳng $\Delta_1$ nhưng không thuộc $\Delta_2$. Do đó hai đường thẳng $\Delta_1$ và $\Delta_2$ song song với nhau.
Ví dụ 9, HS học kĩ năng nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Luyện tập 9, HS rèn kĩ năng nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Hai đường thẳng $\Delta_1, \De
Luyện tập 9, HS rèn kĩ năng nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Hai đường thẳng $\Delta_1, \Delta_2$ có cùng một VTCP là $\vec{u} = (1;1;4)$ và điểm $A(1;-2;3)$ thuộc đường thẳng $\Delta_1$ nhưng không thuộc $\Delta_2$. Do đó hai đường thẳng $\Delta_1$ và $\Delta_2$ song song với nhau. b) Một VTCP của trục $Ox$ là $\vec{i} = (1;0;0)$, ta có $\overrightarrow{OA} = (1;-2;3)$ $\Rightarrow [\vec{u}, \vec{i}] \cdot \overrightarrow{OA} = 0 - 8 - 3 = -11 \neq 0$. Do đó $\Delta_1$ và trục $Ox$ chéo nhau. c) Hai đường thẳng $\Delta_2$ và $\Delta_3$ có cùng VTCP $(1;1;4)$ và cùng đi qua điểm $B(-1;-1;0)$ nên hai đường thẳng đó trùng nhau. d) Một VTCP của trục $Oz$ là $\vec{k} = (0;0;1)$, ta có: $[\vec{u}, \vec{k}] = (1;-1;0) \neq \vec{0}$ và $[\vec{u}, \vec{k}] \cdot \overrightarrow{OB} = -1 + 1 + 0 = 0$ nên $\Delta_2$ và trục $Oz$ cắt nhau.
Chú ý, Giới thiệu cách kiểm tra vị trí tương đối giữa hai đường thẳng bằng tiêu chuẩn hệ phương trình., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 10, HS kiểm tra vị trí tương đối giữa hai đường thẳng bằng tiêu chuẩn hệ phương trình., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. GV gợi ý HS dùng tiêu chuẩn hệ phương trình. Giải. Xét hệ phương trình $\begin{cases} 1+2t=s & (1) \ 3+t=1+2s & (2) \ 1-t=3s & (3) \end{cases}$ Từ (1) và (2) ta tìm được $\begin{cases} t=0 \ s=1 \end{cases}$, nhưng với hai giá trị này không thoả mãn (3), do đó hệ đang
xét vô nghiệm. Mặt khác, một VTCP của $\Delta_1$ là $(2;1;-1)$ và một VTCP của $\Delta_2$ là $(1;2;3)$ hai vectơ này không cùng phương. Vậy hai đường thẳng $\De
xét vô nghiệm. Mặt khác, một VTCP của $\Delta_1$ là $(2;1;-1)$ và một VTCP của $\Delta_2$ là $(1;2;3)$ hai vectơ này không cùng phương. Vậy hai đường thẳng $\Delta_1$ và $\Delta_2$ chéo nhau.
Vận dụng 3, HS vận dụng hiểu biết về vị trí tương đối giữa hai đường thẳng vào một tình huống có tính thực tiễn.
3. Phân loại bài tập
– Viết phương trình đường thẳng: Các bài tập từ 5.11 đến 5.13.
– Nhận biết vị trí tương đối giữa hai đường thẳng: Các bài tập từ 5.14 đến 5.16.
– Vận dụng hiểu biết về phương trình đường thẳng vào một số tình huống có tính thực tiễn: Các bài tập từ 5.17 đến 5.19.
IV. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
5.11. Đường thẳng $d$ có một VTCP là $(2;1;3)$, mà đường thẳng $\Delta$ song song với $d$ nên phương trình tham số của $\Delta$ là $\begin{cases} x = 1 + 2t \ y = 1 + t \ z = 2 + 3t \end{cases}$; phương trình chính tắc của $\Delta$ là $\frac{x-1}{2} = \frac{y-1}{1} = \frac{z-2}{3}$.
5.12. Một VTPT của mặt phẳng $(P)$ là $(1;3;-1)$ nên phương trình tham số của $\Delta$ là $\begin{cases} x = 2 + t \ y = -1 + 3t \ z = 4 - t \end{cases}$; phương trình chính tắc của $\Delta$ là $\frac{x-2}{1} = \frac{y+1}{3} = \frac{z-4}{-1}$.
5.13. $\overrightarrow{AB} = (-1;-5;5)$ là một VTCP của đường thẳng $\Delta$ nên phương trình tham số của $\Delta$ là $\begin{cases} x = 2 - t \ y = 3 - 5t \ z = -1 + 5t \end{cases}$; phương trình chính tắc của đường thẳng $\Delta$ là $\frac{x-2}{-1} = \frac{y-3}{-5} = \frac{z+1}{5}$.
5.14. a) Đường thẳng $\Delta_1$ đi qua $A(1;3;2)$ và có một VTCP là $\vec{u} = (2;-1;3)$, đường thẳng $\Delta_2$ đi qua $B(8;-2;2)$ và có một VTCP là $\vec{v} =
5.14. a) Đường thẳng $\Delta_1$ đi qua $A(1;3;2)$ và có một VTCP là $\vec{u} = (2;-1;3)$, đường thẳng $\Delta_2$ đi qua $B(8;-2;2)$ và có một VTCP là $\vec{v} = (-1;1;2)$. Đặt $\vec{n} = \left[ \vec{u},\vec{v} \right] = (-5;-7;1)$.
Ta có $\overrightarrow{AB} = (7;-5;0) \Rightarrow \vec{n} \cdot \overrightarrow{AB} = - 35 + 35 = 0$, mà $\vec {u},,\vec {v}$ không cùng phương nên $\Delta_1$ và $\Delta_2$ cắt nhau.
b) Mặt phẳng chứa $\Delta_1$ và $\Delta_2$ nhận $\vec{n}$ làm một VTPT và mặt phẳng đó đi qua điểm $A$ nên phương trình mặt phẳng cần tìm là:
$- 5(x - 1) - 7(y - 3) + 1(z - 2) = 0 \Leftrightarrow 5x + 7y - z - 24 = 0.$
5.15. a) Đường thẳng $\Delta_1$ đi qua $A(1;3;2)$ và có một VTCP là $\vec{u} = (3;1;2)$, đường thẳng $\Delta_2$ đi qua $B(1;-1;0)$ và có một VTCP là $\vec{v} = (3;1;2)$.
Ta có $\overrightarrow{AB} = (0;-4;-2),,\vec{u} = \vec{v}$ và $\overrightarrow{AB}$ không cùng phương với $\vec{u}$ nên hai đường thẳng $\Delta_1$ và $\Delta_2$ song song với nhau.
b) Đặt $\vec{n} = \left[ \vec{u},\overrightarrow{AB} \right] = 6(1;1; - 2)$.
Mặt phẳng chứa $\Delta_1$ và $\Delta_2$ nhận $\vec{n}$ làm một VTPT và mặt phẳng đó đi qua điểm $A$ nên phương trình mặt phẳng cần tìm là:
$1(x - 1) + 1(y - 3) - 2(z - 2) = 0 \Leftrightarrow x + y - 2z = 0.$
5.16. Đường thẳng $\Delta_1$ đi qua $A(-1;1;3)$ và có một VTCP là $\vec{u} = (1;0;2)$, đường thẳng $\Delta_2$ đi qua $B(-1;2;1)$ và có một VTCP là $\vec{v} = (2;1;3)$. Đặt $\vec{n} = \left[ \vec{u},\vec{v} \right] = (-2;1;1)$.
Ta có $\overrightarrow{AB} = (0;1; - 2) \Rightarrow \vec{n} \cdot \overrightarrow{AB} = 1 - 2 = - 1 \ne 0$ suy ra $\Delta_1$ và $\Delta_2$ chéo nhau.
5.17. a) Hai con đường thuộc hai đường thẳng lần lượt có VTCP là $\vec{u}_1 = (2;-1;3)$, $\vec{u}_2 = (-1;1;1) \Rightarrow \vec{u}_1 \cdot \vec{u}_2 = 0$. Do đó hai con đường thuộc hai đường vuông góc với nhau.
b) Nút giao thông trong hình vẽ là nút giao thông khác mức vì độ cao của các đường giao thông khác nhau để tránh xung đột.
5.18. a) Mục tiêu đặt tại $M$, ta có $\overrightarrow{AM} = \left(6;\frac{1}{2};17\right)$ không cùng phương với $\vec{v} = (2;1;6)$ nên viên đạn bắn không trúng mục tiêu.
Bài 16. Công thức tính góc trong không gian I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau: – Biết tính góc giữa hai đườ
Bài 16. Công thức tính góc trong không gian
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau:
– Biết tính góc giữa hai đường thẳng, giữa đường thẳng và mặt phẳng, giữa hai mặt phẳng trong không gian $Oxyz$.
– Biết vận dụng hiểu biết về góc vào một số tình huống liên quan đến thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất
– Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học).
– Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học).
– Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (máy tính cầm tay, thước kẻ, ê ke, hoặc phần mềm vẽ hình).
– Năng lực giải quyết vấn đề toán học (xuyên suốt bài học).
– Năng lực mô hình hoá toán học (các bài tập vận dụng trong bài học).
– Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt quá trình học tập và báo cáo kết quả học tập).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– Cần chuẩn bị máy tính cầm tay.
– Trong tính toán, có thể lấy gần đúng giá trị số đo của các góc.
– Bài học cần kiến thức về góc trong hình học không gian mà HS đã học ở lớp 11.
III. GỢI Ý DẠY HỌC 1. Thời lượng Dự kiến phân bổ thời gian: 2 tiết. Cụ thể như sau: – Tiết 1: Các mục 1 và 2. – Tiết 2: Mục 3 và bài tập cuối bài học. 2. Thực h
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 2 tiết. Cụ thể như sau:
– Tiết 1: Các mục 1 và 2.
– Tiết 2: Mục 3 và bài tập cuối bài học.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu tình huống để kích thích nhu cầu học tập của HS, chưa yêu cầu HS giải quyết ngay. Khi HS tiếp thu đủ lượng tri thức toán học cần thiết trong bài thì sẽ quay lại giải quyết.
1. CÔNG THỨC TÍNH GÓC GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNG
HĐ1, Tìm mối quan hệ giữa góc giữa hai đường thẳng và góc giữa hai VTCP tương ứng., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – GV có thể lưu ý HS: Góc giữa hai đường thẳng là không tù.
Khung kiến thức, Công thức tính góc giữa hai đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 1, HS học kĩ năng tính góc giữa hai đường thẳng trong không gian $Oxyz$., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 1, HS rèn luyện kĩ năng tính góc giữa hai đường thẳng trong không gian $Oxyz$., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS. Giải. Đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u} = (1;2;-2)$, trục $Oz$ có một VTCP là $\vec{k} = (0;0;1)$. Ta có: $\cos(\Delta, Oz) = \left
2. CÔNG THỨC TÍNH GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG
HĐ2, Tìm mối liên hệ giữa góc, – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
giữa đường thẳng và mặt phẳng với góc giữa các VTCP, VTPT tương ứng., – GV có thể nhắc lại hoặc cho HS nhắc lại khái niệm góc giữa đường thẳng và mặt phẳng. – G
giữa đường thẳng và mặt phẳng với góc giữa các VTCP, VTPT tương ứng., – GV có thể nhắc lại hoặc cho HS nhắc lại khái niệm góc giữa đường thẳng và mặt phẳng. – GV lưu ý HS: Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng là không tù.
Khung kiến thức, Công thức tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 2, HS học kĩ năng tính góc giữa hai đường thẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 2, HS rèn luyện kĩ năng tính góc giữa hai đường thẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS. Giải. Đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u} = (-1;2;1)$, mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n} = (1;-1;1)$. Ta có: $\sin(\Delta,(P)) =
3. CÔNG THỨC TÍNH GÓC GIỮA HAI MẶT PHẲNG
HĐ3, Tìm mối liên hệ giữa góc giữa hai mặt phẳng và góc giữa hai VTPT tương ứng., – GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. – GV có thể nhắc hoặc cho HS nhắc lại khái niệm góc giữa hai mặt phẳng.
Khung kiến thức, Công thức tính góc giữa hai mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 3, HS học kĩ năng tính góc giữa hai mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 3, HS rèn luyện kĩ năng tính góc giữa hai mặt phẳng., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n} = (1;-\sqrt{2};1)$, mặt phẳng $(Oxz)$ có một VTPT là $\vec{j} = (0;1;0)$. Ta có: $\cos((P),(Oxz)) = \frac{
Ví dụ 4, HS học kĩ năng tính góc giữa hai mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS. Vận dụng, HS vận dụng hiểu biết về góc giữa hai mặt phẳng vào một tình hu
Ví dụ 4, HS học kĩ năng tính góc giữa hai mặt phẳng., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Vận dụng, HS vận dụng hiểu biết về góc giữa hai mặt phẳng vào một tình huống mang tính thực tiễn., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Giả sử $AA' = 7$ m, $BB' = 6$ m, $CC' = 5$ m, tam giác $ABC$ là tam giác đều cạnh bằng 4 m nên $OB = 2\sqrt{3}$ m. Đơn vị trên các trục toạ độ là mét, nên ta có: $A'(0; -2; 7), B'\left( {2\sqrt{3} ;0;6} \right),C'(0;2;5)$ $ \Rightarrow \overrightarrow {A'B'} = \left( {2\sqrt{3} ;2; - 1} \right),\overrightarrow {A'C'} = (0;4; - 2)$. Một VTPT của mặt phẳng $\left( {A'B'C'} \right)$ là: $\vec n = \left[ {\overrightarrow {A'B'} ,\overrightarrow {A'C'} } \right] = 4\sqrt{3} \left( {0;1;2} \right)$. Mặt phẳng $(Oxy)$ có một VTPT là $\vec k = (0;0;1)$. Khi đó $\cos \left( {(Oxy),\left( {A'B'C'} \right)} \right) = \frac{2}{ {\sqrt{5} }}$ $ \Rightarrow \left( {(Oxy),\left( {A'B'C'} \right)} \right) \approx 26,6^\circ $. Vậy góc giữa mái nhà và mặt sàn gần bằng $26,6^\circ$.
3. Phân loại bài tập
– Tính góc: Các bài tập từ 5.20 đến 5.22.
– Vận dụng hiểu biết về góc vào bài toán mang tính thực tiễn: Các bài tập 5.23, 5.24.
IV. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
5.20. Đường thẳng $\Delta_1$ có một VTCP là $\vec u = (2; - 1;3)$, đường thẳng $\Delta_2$ có một VTCP là $\vec v = ( - 1;1;2)$. Ta có $\cos ({\Delta _1},{\Delta _2}) = \left| {\cos (\vec u,\vec v)} \right| = \frac{ {3\sqrt {21} }}{{42}} \Rightarrow ({\Delta _1},{\Delta _2}) \approx 70,{9^ \circ }$.
5.21. Đường thẳng $Oz$ có một VTCP là $\vec k = (0;0;1)$, mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec n = (1;2; - 1)$. Ta có $\sin (Oz,(P)) = \left| {\cos (\vec k,\vec n)} \right| = \frac{ {\sqrt{6} }}{6} \Rightarrow (Oz,(P)) \approx 24,{1^ \circ }$.
5.22. Đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u}=\left(-1;2;3\right)$, mặt phẳng $\left(P\right)$ có một VTPT là $\vec{n}=\left(1;1;1\right)$. Ta có $\sin \le
5.22. Đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u}=\left(-1;2;3\right)$, mặt phẳng $\left(P\right)$ có một VTPT là $\vec{n}=\left(1;1;1\right)$. Ta có $\sin \left(\Delta ,\left(P\right)\right)=\left|\cos \left(\vec{u},\vec{n}\right)\right|=\frac{2\sqrt{42}}{21}\Rightarrow \left(\Delta ,\left(P\right)\right)\approx 38,{1}^{\circ }.$
5.23. Chọn hệ trục $Oxyz$ sao cho $O$ là giao điểm của $AC$ và $BD$, điểm $A$ thuộc tia $Ox$, điểm $B$ thuộc tia $Oy$, điểm $S$ thuộc tia $Oz$.
Ta có $OA=OB=OC=115\sqrt{2}$, $OS=7\sqrt{439}$
$\Rightarrow A\left(115\sqrt{2};0;0\right)$, $B\left(0;115\sqrt{2};0\right)$, $C\left(-115\sqrt{2};0;0\right)$, $S\left(0;0;7\sqrt{439}\right)$
$\Rightarrow \stackrel{\to }{SA}=\left(115\sqrt{2};0;-7\sqrt{439}\right)$, $\stackrel{\to }{SB}=\left(0;115\sqrt{2};-7\sqrt{439}\right)$, $\stackrel{\to }{SC}=\left(-115\sqrt{2};0;-7\sqrt{439}\right).$
Từ các vectơ trên ta tính được:
– Một VTPT của $\left(SAB\right)$ là ${\stackrel{\to }{n}}_{1}=115\sqrt{2}\left(7\sqrt{439};7\sqrt{439};115\sqrt{2}\right)$,
– Một VTPT của $\left(SBC\right)$ là ${\stackrel{\to }{n}}_{2}=-115\sqrt{2}\left(7\sqrt{439};-7\sqrt{439};-115\sqrt{2}\right).$
Do đó $\cos \left(\left(SAB\right),\left(SBC\right)\right)=\left|\cos \left({\stackrel{\to }{n}}{1},{\stackrel{\to }{n}}{2}\right)\right|=\frac{26\text{ }450}{69\text{ }472}\Rightarrow \left(\left(SAB\right),\left(SBC\right)\right)\approx 67,{6}^{\circ }.$
5.24. Chọn hệ trục tọa độ $Oxyz$, sao cho mặt phẳng $\left(Oxy\right)$ chứa đáy bể, $O$ là chân đường vuông góc kẻ từ $B$ xuống đáy bể, tia $Ox$ chứa chân đường vuông góc kẻ từ $A$ xuống đáy bể, tia $Oy$ chứa chân đường vuông góc kẻ từ $C$ xuống đáy bể, tia $Oz$ chứa điểm $B$, đơn vị trên các trục là mét.
Ta có: $A\left(1;0;0,4\right)$, $B\left(0;0;0,44\right)$, $C\left(0;1;0,48\right).$
a) Vì $\stackrel{\to }{AD}=\stackrel{\to }{BC}$ nên ta tính được $D=\left(1;1;0,44\right)$. Do đó khoảng cách từ $D$ đến đáy bể là $44$ cm.
b) Ta có: $\stackrel{\to }{AB}=\left(-1;0;0,04\right)$, $\stackrel{\to }{BC}=\left(0;1;0,04\right).$
Đặt $\stackrel{\to }{n}=\left[\stackrel{\to }{AB},\stackrel{\to }{BC}\right]=\left(-0,04;0,04;-1\right)$, một VTPT của mặt phẳng $\left(Oxy\right)$ là $\stackrel{\to }{k}=\left(0;0;1\right)$
$\Rightarrow \cos \left(\left(ABCD\right),\left(Oxy\right)\right)=\left|\cos \left(\stackrel{\to }{n},\stackrel{\to }{k}\right)\right|=\frac{25}{\sqrt{627}}\Rightarrow \left(\left(ABCD\right),\left(Oxy\right)\right)\approx 3,{2}^{\circ }.$
Đáy bể nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang khoảng $3,{2}^{\circ }$.
Bài 17. Phương trình mặt cầu I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau: Nhận biết được phương trình mặt cầu. Xác đị
Bài 17. Phương trình mặt cầu
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau:
Nhận biết được phương trình mặt cầu.
Xác định được tâm và bán kính mặt cầu khi biết phương trình của mặt cầu.
Lập được phương trình mặt cầu khi biết tâm và bán kính.
Biết vận dụng kiến thức về phương trình mặt cầu để giải quyết một số bài toán liên quan đến thực tiễn.
2. Về năng lực, phẩm chất
Bài học góp phần phát triển phẩm chất, năng lực sau cho HS:
Năng lực tư duy và lập luận toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực giao tiếp toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán (máy tính cầm tay, thước kẻ, ê ke, hoặc phần mềm vẽ hình).
Năng lực giải quyết vấn đề toán học (xuyên suốt bài học).
Năng lực mô hình hoá toán học.
Các phẩm chất trách nhiệm, chăm chỉ, trung thực (xuyên suốt quá trình học tập và báo cáo kết quả học tập).
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Trong tính toán ở Mục 2, kết quả của từng phép tính được làm tròn đến chữ số thập phân thứ tư sau dấu phẩy, chẳng hạn $\pi \approx 3,1416$.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 3 tiết. Cụ thể như sau:
Mục 1: 1,5 tiết.
– Mục 2: 1 tiết. – Bài tập cuối bài: 0,5 tiết. 2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Giúp HS có
– Mục 2: 1 tiết.
– Bài tập cuối bài: 0,5 tiết.
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giúp HS có hứng thú và gợi động cơ với nội dung bài học., GV chỉ cần nêu tình huống để kích thích nhu cầu học tập của HS, chưa yêu cầu HS giải quyết ngay. Khi HS tiếp thu đủ lượng tri thức toán học cần thiết trong bài thì sẽ quay lại giải quyết.
1. PHƯƠNG TRÌNH MẶT CẦU
HĐ1, Tìm phương trình mặt cầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện.
Khung kiến thức, Phương trình mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Chú ý, Điểm nằm trong, điểm nằm ngoài mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 1, HS học kĩ năng xác định tâm, bán kính mặt cầu. Xác định một điểm nằm trong, nằm ngoài hay thuộc mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 1, HS rèn luyện kĩ năng xác định tâm, bán kính mặt cầu. Xác định một điểm nằm trong, nằm ngoài hay thuộc mặt cầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Tâm của mặt cầu là $I\left( -2;0;-\frac{1}{2} \right)$, bán kính của mặt cầu $R=\frac{3}{2}$. b) $M{{I}^{2}}={{4}^{2}}+\frac{9}{4}>\frac{9}{4}={{R}^{2}}$ nên một điểm $M$ nằm ngoài mặt cầu
Ví dụ 2, HS học kĩ năng viết phương trình mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 2, HS rèn luyện kĩ năng viết phương trình mặt cầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. a) Phương trình mặt cầu tâm $O(0;\text{ }0;\text{ }0)$ bán kính $R=1$ là ${{x}^{2}}+{{y}^{2}}+{{z}^{2}}=1$.
b) Mặt cầu đường kính $AB$ có tâm là trung điểm $I$ của $AB$, ta có $I = \left( {\frac{3}{2}; - 2;\frac{1}{2}} \right)$, bán kính là $R = IA = \frac{{\sqrt {14}
b) Mặt cầu đường kính $AB$ có tâm là trung điểm $I$ của $AB$, ta có $I = \left( {\frac{3}{2}; - 2;\frac{1}{2}} \right)$, bán kính là $R = IA = \frac{{\sqrt {14} }}{2}$. Phương trình mặt cầu đường kính $AB$ là $\left( {x - \frac{3}{2}} \right)^2 + {\left( {y + 2} \right)^2} + {\left( {z - \frac{1}{2}} \right)^2} = \frac{7}{2}$.
Ví dụ 3, HS học kĩ năng nhận biết phương trình mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 3, HS rèn luyện kĩ năng nhận biết phương trình mặt cầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Phương trình đã cho tương đương với phương trình ${\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} + {z^2} = 25$. Do đó $(S)$ là mặt cầu có tâm là $I(2; - 3;0)$, bán kính là $R = 5$.
Nhận xét, Điều kiện xác định phương trình mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Ví dụ 4, HS học kĩ năng nhận biết phương trình mặt cầu., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 4, HS rèn luyện kĩ năng nhận biết phương trình mặt cầu., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Ta có $a = - 2;b = \frac{5}{2};c = - 3$ nên mặt cầu có: tâm là $I\left( { - 2;\frac{5}{2}; - 3} \right)$, bán kính $R = \sqrt {4 + \frac{{25}}{4} + 9 - \frac{{25}}{4}} = \sqrt {13}$.
2. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG TRÌNH MẶT CẦU TRONG THỰC TIỄN
Đoạn mở đầu, Mô hình toán học của bề mặt Trái Đất trong một không gian $Oxyz$., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Mối liên hệ giữa vĩ độ, kinh độ của một điểm và toạ độ của điểm đó trong không gian Oxyz. Ví dụ 5, HS học kĩ năng tính khoảng cách giữa hai điểm trên bề mặt Trá
Mối liên hệ giữa vĩ độ, kinh độ của một điểm và toạ độ của điểm đó trong không gian Oxyz.
Ví dụ 5, HS học kĩ năng tính khoảng cách giữa hai điểm trên bề mặt Trái Đất., GV trình bày, giảng giải cho HS.
Luyện tập 5, HS rèn luyện kĩ năng tính khoảng cách giữa hai điểm trên bề mặt Trái Đất., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Giải. Ta có $A\left( {1;0;0} \right),B\left( {\frac{{\sqrt 6 }}{4};\frac{{\sqrt 2 }}{4};\frac{{\sqrt 2 }}{2}} \right)$ $ \Rightarrow \cos \widehat {AOB} = \frac {{\overrightarrow {OA} .\overrightarrow {OB} }}{{OA.OB}} = \frac{{\sqrt 6 }}{4} \Rightarrow \widehat {AOB} \approx 52,24^\circ $. Độ dài cung $AB$ là $\frac{{52,24}}{{360}}.2\pi .6371 \approx 5808,8230,\left( {\text{km}} \right)$.
Trải nghiệm, Tính khoảng cách giữa hai điểm trên bề mặt Trái Đất bằng công cụ của Google Maps., GV tổ chức, giám sát, hỗ trợ HS thực hiện. Hướng dẫn: Vào Google Maps, chọn chức năng tính khoảng cách, nhập hai vị trí cần tính khoảng cách.
3. Phân loại bài tập
– Xác định tâm và bán kính: Các bài tập 5.25, 5.28, 5.29.
– Viết phương trình mặt cầu: Các bài tập 5.26, 5.27.
– Nhận biết phương trình mặt cầu: Bài tập 5.29.
– Vận dụng hiểu biết về mặt cầu vào tình huống có tính thực tiễn: Bài tập 5.30.
IV. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
5.25. Mặt cầu có tâm $I\left( {\frac{1}{2}; - 1;0} \right)$, bán kính $R = 3$.
5.26. Phương trình mặt cầu là ${\left( {x + 2} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z - 5} \right)^2} = 4$.
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG V (2 tiết) I. TỔNG KẾT KIẾN THỨC 1. Phương trình mặt phẳng Một mặt phẳng đi qua $M_0(x_0; y_0; z_0)$ và nhận vectơ $\vec{n} = (A; B; C)$ làm
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG V (2 tiết)
I. TỔNG KẾT KIẾN THỨC
1. Phương trình mặt phẳng
Một mặt phẳng đi qua $M_0(x_0; y_0; z_0)$ và nhận vectơ $\vec{n} = (A; B; C)$ làm VTPT thì phương trình của mặt phẳng là $A(x - x_0) + B(y - y_0) + C(z - z_0) = 0$.
Nếu $A(a; 0; 0), B(0; b; 0), C(0; 0; c)$ và $abc \neq 0$ thì phương trình mặt phẳng $(ABC)$ là $\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1$ (phương trình mặt phẳng theo đoạn chắn).
Nếu mặt phẳng $(P)$ có phương trình $Ax + By + Cz + D = 0$ thì $\vec{n} = (A; B; C)$ là một VTPT của mặt phẳng $(P)$.
2. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng Cho mặt phẳng $(P): Ax + By + Cz + D = 0$ và điểm $M(x_0; y_0; z_0)$. Khoảng cách từ điểm $M$ đến mặt phẳng $(P)$ l
2. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Cho mặt phẳng $(P): Ax + By + Cz + D = 0$ và điểm $M(x_0; y_0; z_0)$. Khoảng cách từ điểm $M$ đến mặt phẳng $(P)$ là $\text{d}(M, (P)) = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}$.
3. Phương trình đường thẳng trong không gian
– Đường thẳng $\Delta$ đi qua điểm $A(x_0; y_0; z_0)$ và có một VTCP $\vec{u} = (a; b; c)$ thì phương trình tham số của $\Delta$ là $\begin{cases} x = x_0 + at \ y = y_0 + bt \ z = z_0 + ct. \end{cases}$
– Đường thẳng $\Delta$ đi qua điểm $A(x_0; y_0; z_0)$ và có một VTCP $\vec{u} = (a; b; c)$ và $abc \neq 0$ thì phương trình chính tắc của $\Delta$ là $\frac{x - x_0}{a} = \frac{y - y_0}{b} = \frac{z - z_0}{c}$.
– Nếu đường thẳng $\Delta$ có phương trình tham số $\begin{cases} x = x_0 + at \ y = y_0 + bt \ z = z_0 + ct \end{cases}$ hoặc phương trình chính tắc $\frac{x - x_0}{a} = \frac{y - y_0}{b} = \frac{z - z_0}{c}$ thì đường thẳng $\Delta$ đi qua điểm $A(x_0; y_0; z_0)$ và nhận vectơ $\vec{u} = (a; b; c)$ làm VTCP.
4. Một số công thức tính góc trong không gian
– Góc giữa hai mặt phẳng $(P), (Q)$: Gọi $\vec{n} = (A; B; C)$ và $\vec{n'} = (A'; B'; C')$ lần lượt là VTPT của $(P)$ và $(Q)$. Khi đó, ta có:
$\cos((P), (Q)) = \left| \cos(\vec{n}, \vec{n'}) \right| = \frac{\left| \vec{n} \cdot \vec{n'} \right|}{|\vec{n}| \cdot |\vec{n'}|} = \frac{|AA' + BB' + CC'|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2} \cdot \sqrt{A'^2 + B'^2 + C'^2}}$.
– Góc giữa đường thẳng $\Delta$ và mặt phẳng $(P)$: Gọi $\vec{n} = (A; B; C)$ và $\vec{u} = (a; b; c)$ lần lượt là VTPT của $(P)$ và VTCP của $\Delta$. Khi đó, ta có:
$\sin(\Delta, (P)) = \left| \cos(\vec{n}, \vec{u}) \right| = \frac{\left| \vec{n} \cdot \vec{u} \right|}{|\vec{n}| \cdot |\vec{u}|} = \frac{|Aa + Bb + Cc|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2} \cdot \sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}$.
– Góc giữa đường thẳng $\Delta$ và đường thẳng $\Delta'$: Gọi $\vec{u} = (a; b; c)$ và $\vec{u'} = (a'; b'; c')$ lần lượt là VTCP của $\Delta$ và $\Delta'$. Khi
– Góc giữa đường thẳng $\Delta$ và đường thẳng $\Delta'$: Gọi $\vec{u} = (a; b; c)$ và $\vec{u'} = (a'; b'; c')$ lần lượt là VTCP của $\Delta$ và $\Delta'$. Khi đó, ta có:
$$ \cos(\Delta, \Delta') = \left| \cos\left(\vec{u}, \vec{u'}\right) \right| = \frac{\left| \vec{u} \cdot \vec{u'} \right|}{\left| \vec{u} \right| \cdot \left| \vec{u'} \right|} = \frac{\left| aa' + bb' + cc' \right|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2} \cdot \sqrt{a'^2 + b'^2 + c'^2}} $$
5. Phương trình mặt cầu
– Mặt cầu có tâm $I(a; b; c)$ và có bán kính $R$ thì có phương trình là
$$ (x - a)^2 + (y - b)^2 + (z - c)^2 = R^2 $$
– Phương trình có dạng $x^2 + y^2 + z^2 - 2ax - 2by - 2cz + d = 0$ là phương trình mặt cầu khi và chỉ khi $a^2 + b^2 + c^2 - d > 0$. Khi đó, mặt cầu có tâm $I(a; b; c)$, bán kính $R = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2 - d}$.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
– GV cho HS tự tổng kết kiến thức của chương và triển khai làm bài tập trắc nghiệm trên lớp (có thể dùng máy chiếu).
– Bài tập tự luận, GV có thể phân các dạng bài tập để HS ôn tập.
III. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
A. Trắc nghiệm
5.31. D 5.32. D 5.33. B 5.34. C 5.35. C
5.36. D 5.37. A 5.38. C 5.39. A
B. Tự luận
5.40. a) Ta có $\overrightarrow{AB} = (-1; 1; 3)$, $\overrightarrow{AC} = (-2; -2; 4)$ nên $\vec{n} = [\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}] = 2(5; -1; 2)$ là một VTPT của mặt phẳng $(ABC)$.
Phương trình mặt phẳng $(ABC)$ là:
$$ 5(x - 1) - 1(y - 0) + 2(z + 1) = 0 \Leftrightarrow 5x - y + 2z - 3 = 0 $$
b) $\overrightarrow{AC}=(-2;-2;4)=-2(1;1;-2)$ là một VTCP của đường thẳng $AC$ nên phương trình chính tắc của đường thẳng $AC$ là $\frac{x-1}{1}=\frac{y}{1}=\fr
b) $\overrightarrow{AC}=(-2;-2;4)=-2(1;1;-2)$ là một VTCP của đường thẳng $AC$ nên phương trình chính tắc của đường thẳng $AC$ là $\frac{x-1}{1}=\frac{y}{1}=\frac{z+1}{-2}$.
c) Trung điểm của $AC$ là $I=(0;-1;1)$, bán kính của mặt cầu đường kính $AC$ là $R=\frac{AC}{2}=\sqrt{6}$. Phương trình mặt cầu là $x^{2}+(y+1)^{2}+(z-1)^{2}=6$.
d) Mặt cầu tâm $A$ và đi qua $B$ có bán kính là $R=AB=\sqrt{19}$. Phương trình mặt cầu cần tìm là $(x-1)^{2}+y^{2}+(z+1)^{2}=19$.
5.41. Vì đường thẳng $d$ có một VTCP $\vec{u}=(1;1;-2)$ và $d$ đi qua $A(1;-2;4)$, ta có $\overrightarrow{OA}=(1;-2;4)$ nên $\vec{n}=[\vec{u}, \overrightarrow{OA}]=-3(0;2;1)$ là một VTPT của mặt phẳng chứa $d$ và gốc toạ độ $O$. Phương trình mặt phẳng chứa $d$ và gốc toạ độ $O$ là:
$0(x-0)+2(y-0)+1(z-0)=0 \Leftrightarrow 2 y+z=0$.
5.42. a) Ta có: $\mathrm{d}(A,(P))=\frac{|1+2+4-1|}{\sqrt{1+4+4}}=2$.
b) Mặt phẳng $(Q)$ song song với $(P)$ có một VTPT là $\overrightarrow{n_{Q}}=(1;-2;2)$, mặt phẳng $(Q)$ đi qua $A(1;-1;2)$. Phương trình mặt phẳng $(Q)$ là:
$1(x-1)-2(y+1)+2(z-2)=0 \Leftrightarrow x-2 y+2 z-7=0$.
c) Mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n}=(1;-2;2), \overrightarrow{AB}=(-2;2;-2)$, do đó mặt phẳng $(R)$ có một VTPT là $\overrightarrow{n_{R}}=[\vec{n}, \overrightarrow{AB}]=-2(0;1;1)$.
Phương trình $(R)$ là $0(x-1)+1(y+1)+1(z-2)=0 \Leftrightarrow y+z-1=0$.
5.43. a) Đường thẳng $d$ đi qua $M(0;1;0)$ và có một VTCP là $\vec{u}=(1;2;2)$, đường thẳng $d'$ đi qua $N(-1;-2;3)$ và có một VTCP là $\vec{v}=(2;2;-1)$.
Đặt $\vec{n}=[\vec{u}, \vec{v}]=(-6;5;-2)$.
Ta có $\overrightarrow{MN}=(-1;-3;3) \Rightarrow \vec{n} \cdot \overrightarrow{MN}=6-15-6=-15 \neq 0$ suy ra $d$ và $d'$ chéo nhau.
b) Đường thẳng $\Delta$ song song với $d$ và $\Delta$ đi qua $A(1;0;2)$, đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u} = (1;2;2)$. Phương trình đường thẳng $\Del
b) Đường thẳng $\Delta$ song song với $d$ và $\Delta$ đi qua $A(1;0;2)$, đường thẳng $\Delta$ có một VTCP là $\vec{u} = (1;2;2)$. Phương trình đường thẳng $\Delta$ là $\frac{x-1}{1} = \frac{y}{2} = \frac{z-2}{2}$.
c) Mặt phẳng $(P)$ chứa $A$ và đường thẳng $d$ nên chứa điểm $M$, ta có $\vec{u} = (1;2;2)$, $\overrightarrow{AM} = (-1;1;-2)$, mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n_P} = [\vec{u}, \overrightarrow{AM}] = -3(2;0;-1)$.
Phương trình mặt phẳng $(P)$ là $2(x-1) + 0(y-0) - 1(z-2) = 0 \Leftrightarrow 2x - z = 0$.
d) Phương trình mặt phẳng $(Oxz)$ là $y = 0$.
Phương trình đường thẳng $d: \frac{x}{1} = \frac{y-1}{2} = \frac{z}{2}$.
Từ phương trình đường thẳng $d$, ta cho $y = 0 \Rightarrow x = -\frac{1}{2}$; $z = -1$.
Toạ độ giao điểm của $d$ và $(Oxz)$ là $\left(-\frac{1}{2};0;-1\right)$.
5.44. Mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n_P} = (1;-2;-2)$, đường thẳng $d$ có một VTCP là $\vec{u_d} = (2;1;-1)$, do đó $\vec{n_Q} = [\vec{n_P}, \vec{u_d}] = (4;-3;5)$ là một VTPT của mặt phẳng $(Q)$ chứa $d$ và vuông góc với $(P)$.
Phương trình mặt phẳng $(Q)$ là:
$4(x-1) - 3(y+1) + 5(z-0) = 0 \Leftrightarrow 4x - 3y + 5z - 7 = 0$.
5.45. Đường thẳng $d$ có một VTCP là $\vec{u_d} = (1;2;-1)$, đi qua $M(-1;1;0)$.
Đường thẳng $d'$ có một VTCP là $\vec{u_{d'}} = (1;1;2)$, đi qua $N(1;2;-1)$.
Vì mặt phẳng $(P)$ chứa $d$ và song song với $d'$ nên mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n_P} = [\vec{u_d}, \vec{u_{d'}}] = (5;-3;-1)$.
Phương trình mặt phẳng $(P)$ là:
$5(x+1) - 3(y-1) - 1(z-0) = 0 \Leftrightarrow 5x - 3y - z + 8 = 0$.
5.46. Một VTPT của $(P)$ là $\vec{n_P} = (1;-1;-1)$, một VTPT của $(Q)$ là $\vec{n_Q} = (2;1;-1)$. Vì mặt phẳng $(R)$ vuông góc với cả $(P)$ và $(Q)$ nên $(R)$ có một VTPT là $\vec{n_R} = [\vec{n_P}, \vec{n_Q}] = (2;-1;3)$.
Phương trình mặt phẳng $(R)$ là: $2(x+1)-1(y-2)+3(z-0)=0 \Leftrightarrow 2x-y+3z+4=0$. 5.47. a) Đường thẳng $d$ có một VTCP là $\overrightarrow{u_{d}}=(1 ; 2 ;-
Phương trình mặt phẳng $(R)$ là:
$2(x+1)-1(y-2)+3(z-0)=0 \Leftrightarrow 2x-y+3z+4=0$.
5.47. a) Đường thẳng $d$ có một VTCP là $\overrightarrow{u_{d}}=(1 ; 2 ;-2)$, đi qua điểm $A(-2 ;-3 ; 3)$.
Đường thẳng $d^{\prime}$ có một VTCP là $\overrightarrow{u_{d^{\prime}}}=(-1 ; 1 ; 2)$, đi qua điểm $B(1 ;-2 ; 0)$.
Ta có $\left[\overrightarrow{u_{d}}, \overrightarrow{u_{d^{\prime}}}\right]=(6 ; 0 ; 3), \overrightarrow{A B}=(3 ; 1 ;-3) \Rightarrow\left[\overrightarrow{u_{d}}, \overrightarrow{u_{d^{\prime}}}\right] \cdot \overrightarrow{A B}=9 \neq 0$. Do đó hai đường thẳng $d, d^{\prime}$ chéo nhau.
b) Ta có $\cos \left(d, d^{\prime}\right)=\left|\cos \left(\overrightarrow{u_{d}}, \overrightarrow{u_{d^{\prime}}}\right)\right|=\frac{\sqrt{6}}{6} \Rightarrow\left(d, d^{\prime}\right) \approx 66^{\circ}$.
5.48. Đường thẳng $d$ có một VTCP là $\vec{u}=(2 ;-2 ; 1)$, mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\vec{n}=(1 ; 1 ;-2)$. Ta có $\sin (d,(P))=\left|\cos (\vec{u}, \vec{n})\right|=\frac{\sqrt{6}}{9} \Rightarrow(d,(P)) \approx 15,8^{\circ}$.
5.49. Gọi ba vị trí trên mặt bể là $A, B, C$ thì tam giác $A B C$ là tam giác đều cạnh bằng $2 \mathrm{~m}$. Gọi dây dọi lần lượt là $A A^{\prime}, B B^{\prime}, C C^{\prime}$ có độ dài lần lượt là $4 \mathrm{~m} ; 4,4 \mathrm{~m} ; 4,8 \mathrm{~m}$.
Chọn hệ trục toạ độ Oxyz sao cho $O$ là trung điểm của $B C$, tia $O x$ chứa điểm $A$, tia $O y$ chứa điểm $B$, tia $O z$ đi qua trung điểm của $B^{\prime} C^{\prime}$ và đơn vị trên các trục là mét.
Ta có: $O B=O C=1, O A=\sqrt{3} \Rightarrow A^{\prime}=(\sqrt{3} ; 0 ; 4), B^{\prime}=(0 ; 1 ; 4,4), C^{\prime}=(0 ;-1 ; 4,8)$
$\Rightarrow \overrightarrow{A^{\prime} B^{\prime}}=(-\sqrt{3} ; 1 ; 0,4), \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}=(-\sqrt{3} ;-1 ; 0,8)$.
Mặt phẳng $\left(A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime}\right)$ có một VTPT là $\vec{n}=\left[\overrightarrow{A^{\prime} B^{\prime}}, \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}\right]=0,4 \cdot \sqrt{3}(\sqrt{3} ; 1 ; 5)$.
Mặt phẳng $(A B C)$ có một VTPT là $\vec{k}=(0 ; 0 ; 1)$.
Do đó $\cos ((A B C),\left(A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime}\right))=\left|\cos (\vec{n}, \vec{k})\right|=\frac{5}{\sqrt{29}}$. Góc cần tìm khoảng $21,8^{\circ}$.
5.51. Ta có $\overrightarrow{A B}=(4 ; 4 ;-1)$, mặt phẳng $(O x y)$ có một VTPT là $\vec{k}=(0 ; 0 ; 1)$.
Khi đó $\sin (A B,(O x y))=\left|\cos \left(\overrightarrow{A B}, \vec{k}\right)\right|=\frac{1}{\sqrt{33}} \Rightarrow(A B,(O x y)) \approx 10^{\circ}$.
5.52. Ta có $A B^{2}=O B^{2}-O A^{2}=2 \Rightarrow A B=\sqrt{2}$. Do 1 đơn vị dài trong không gian $O x y z$ tương ứng với $6371 \mathrm{~km}$ trên thực tế nên khoảng cách $A B$ là $\sqrt{2} \cdot 6371 \approx 9010(\mathrm{~km})$.
Bài 18: Xác suất có điều kiện 4 tiết Bài 19: Công thức xác suất toàn phần và công thức Bayes 4 tiết Bài tập cuối chương VI 1 tiết 3 Một số điểm cần lưu ý Các bà
Bài 18: Xác suất có điều kiện 4 tiết
Bài 19: Công thức xác suất toàn phần và công thức Bayes 4 tiết
Bài tập cuối chương VI 1 tiết
3 Một số điểm cần lưu ý
Các bài học của chương này liên quan đến các kiến thức về xác suất của lớp 10 và lớp 11. Khi đề cập tới những kiến thức có liên quan đó, GV cần ôn tập, nhắc lại cho HS.
B GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC BÀI HỌC
Bài 18. XÁC SUẤT CÓ ĐIỀU KIỆN (4 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
Học xong bài này, HS cần đạt được các yêu cầu sau:
Nhận biết định nghĩa xác suất có điều kiện và ý nghĩa của khái niệm này trong những tình huống thực tiễn quen thuộc. - Biết tính xác suất có điều kiện từ công t
Nhận biết định nghĩa xác suất có điều kiện và ý nghĩa của khái niệm này trong
những tình huống thực tiễn quen thuộc. - Biết tính xác suất có điều kiện từ công thức, từ bảng dữ liệu thống kê 2 u 2 và từ sơ
đồ hình cây. - Nắm được và biết vận dụng công thức nhân xác suất.
2. Về năng lực, phẩm chất
Năng lực tư duy và lập luận toán học. - Năng lực giao tiếp toán học. - Năng lực mô hình hoá toán học. - Năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua các bài toán thực tiễn.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Cố gắng kết nối bài học trong sách với cuộc sống thực đang diễn ra. - Phát huy tính tích cực của HS, khắc phục nhược điểm của phương pháp truyền thụ
một chiều trước đây. - Tăng cường các hoạt động và luyện tập trên lớp, tăng cường sự tương tác hai chiều
giữa GV và HS. - Sau khi kiến thức mới được hình thành và đóng khung trong Khung kiến thức, sẽ có
ví dụ minh hoạ. Ví dụ đóng vai trò làm mẫu cho Luyện tập tiếp nối ngay theo Ví dụ. - Các HĐ, Luyện tập được thực hiện ngay tại lớp. GV cho HS suy nghĩ 5 - 10 phút rồi
hỏi HS trả lời. Nếu không có HS nào xung phong thì GV chỉ định một HS. GV có thể thực hiện việc chữa bài HĐ, Luyện tập đó như sau: Nếu HS làm đúng GV sẽ trình bày lại lời giải của HS đó cho rõ ràng và mạch lạc. Nếu HS đó sai GV sẽ phân tích xem sai ở đâu. Trong mọi trường hợp việc chữa bài Luyện tập đều rất có ích cho việc củng cố kiến thức mới.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 4 tiết. Cụ thể như sau: - Mục 1: Xác suất có điều kiện 3 tiết - Mục 2: Công thức nhân xác suất 1 tiết
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học Tiết 1, 2, 3 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN Nêu vấn đề, Giới thiệu trò chơi "Ô cửa bí mật" một trò c
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1, 2, 3
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
Nêu vấn đề, Giới thiệu trò chơi "Ô cửa bí mật" một trò chơi trên truyền hình nổi tiếng ở Mỹ., GV triển khai theo SGK. "Bật mí" rằng các kiến thức trong bài học sẽ giúp ta cho người chơi lời khuyên.
1. XÁC SUẤT CÓ ĐIỀU KIỆN
HĐ1, Khởi động cho việc hình thành khái niệm xác suất có điều kiện., GV cho cả lớp suy nghĩ trong thời gian tối đa 5 phút rồi chỉ định một HS trả lời. Trả lời: Nếu Sơn lấy được bút bi đen thì trong 11 chiếc bút còn lại có 7 bút bi xanh và 4 bút bi đen. Vậy xác suất để Tùng lấy được bút bi xanh khi biết Sơn lấy được bút bi đen là $\frac{7}{11}$.
Khung kiến thức, Trình bày khái niệm xác suất có điều kiện và công thức tính., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 1, Tính xác suất có điều kiện từ định nghĩa và từ công thức., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 1, Tính xác suất có điều kiện từ định nghĩa và từ công thức., HS tự làm, GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Giải. a) Bằng định nghĩa: Nếu $B$ không xảy ra tức là Bình lấy được viên bi đen. Khi đó trong hộp còn lại 29 viên bi với 20 viên bi trắng và 9 viên bi đen. Vậy $P\left( {A \mid \overline B } \right) = \frac{{20}}{{29}}$. b) Bằng công thức: Nếu $B$ không xảy ra tức là Bình lấy được viên bi đen. Bình có 10 cách chọn bi đen. An có 29 cách chọn từ 29 viên còn lại.
Vậy $n(\overline{B}) = 10 \cdot 29$ và $P(\overline{B}) = \frac{n(\overline{B})}{n(\Omega)}$. Bình có 10 cách chọn bi đen. An có 20 cách chọn viên bi trắng. Vậy
Vậy $n(\overline{B}) = 10 \cdot 29$ và $P(\overline{B}) = \frac{n(\overline{B})}{n(\Omega)}$. Bình có 10 cách chọn bi đen. An có 20 cách chọn viên bi trắng. Vậy $n(A\overline{B}) = 20 \cdot 10$ và $P(A\overline{B}) = \frac{n(A\overline{B})}{n(\Omega)}$. Vậy $P\left( A \mid \overline{B} \right) = \frac{P\left( A\overline{B} \right)}{P\left( \overline{B} \right)} = \frac{n(A\overline{B})}{n(\overline{B})} = \frac{20 \cdot 10}{10 \cdot 29} = \frac{20}{29}$.
Ví dụ 2, Minh hoạ việc tính xác suất có điều kiện từ định nghĩa và từ công thức., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 2, Minh hoạ việc tính xác suất có điều kiện từ định nghĩa., Giải: Theo định nghĩa $P\left( \overline{A} \mid B \right)$ là xác suất của $\overline{A}$ (tức là xác suất không xuất hiện của A) biết rằng biến cố $B$ đã xảy ra. Vì $\overline{A}$, $B$ độc lập nên việc xảy ra $B$ không ảnh hưởng tới xác suất không xuất hiện của $A$. Do đó $P\left( \overline{A} \mid B \right) = P\left( \overline{A} \right)$. Tương tự $P\left( A \mid \overline{B} \right)$ là xác suất của $A$ biết rằng biến cố $B$ không xảy ra. Vì $A$, $\overline{B}$ độc lập nên việc không xảy ra $B$ không ảnh hưởng tới xác suất xuất hiện của $A$. Do đó $P\left( A \mid \overline{B} \right) = P\left( A \right)$.
Ví dụ 3, Minh hoạ việc tính xác suất có điều kiện từ bảng dữ liệu thống kê $2 \times 2$., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 3, Luyện tập tính xác suất có điều kiện từ bảng dữ liệu thống kê 2 x 2. Ví dụ 3 đóng vai trò làm mẫu., – HS tự làm (trong 10 phút). GV gọi HS lên bảng. – GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Giải. Không gian mẫu $\Omega$ là tập hợp 4 000 bệnh nhân.
a) Gọi $A$ là biến cố: "Bệnh nhân đó uống thuốc M". $B$ là biến cố: "Bệnh nhân đó khỏi bệnh". Ta cần tính $P(A|B)$. Ta có $B$ là tập hợp con của không gian mẫu
a) Gọi $A$ là biến cố: "Bệnh nhân đó uống thuốc M". $B$ là biến cố: "Bệnh nhân đó khỏi bệnh".
Ta cần tính $P(A|B)$.
Ta có $B$ là tập hợp con của không gian mẫu gồm các bệnh nhân khỏi bệnh. Do đó:
$n(B) = 1,600 + 1,200 = 2,800; P(B) = \frac{n(B)}{n(\Omega)}$.
$AB$ là biến cố: "Bệnh nhân đó uống thuốc M và khỏi bệnh". $AB$ là tập hợp con của không gian mẫu gồm các bệnh nhân uống thuốc M và khỏi bệnh. Ta có:
$n(AB) = 1,600; P(AB) = \frac{n(AB)}{n(\Omega)}$.
Do đó
$P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{n(AB)}{n(B)} = \frac{1,600}{2,800} = \frac{4}{7}$.
b) $\overline{B}$ là biến cố: "Không khỏi bệnh". $\overline{A}$ là biến cố: "Người đó dùng thuốc N". Ta cần tính $P(\overline{A}|\overline{B})$.
Ta có $\overline{B}$ là tập hợp con của không gian mẫu gồm các bệnh nhân không khỏi bệnh. Vậy $n(\overline{B}) = 800 + 400 = 1,200$.
$\overline{A}\overline{B}$ là biến cố: "Bệnh nhân đó uống thuốc N và không khỏi bệnh", $\overline{A}\overline{B}$ là tập hợp con của không gian mẫu gồm các bệnh nhân uống thuốc N và không khỏi bệnh, suy ra $n(\overline{A}\overline{B}) = 400$.
Do đó
$P(\overline{A}|\overline{B}) = \frac{P(\overline{A}\overline{B})}{P(\overline{B})} = \frac{n(\overline{A}\overline{B})}{n(\overline{B})} = \frac{400}{1,200} = \frac{1}{3}$.
Tiết 4 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 1. CÔNG THỨC NHÂN XÁC SUẤT HĐ2, Khởi động cho việc hình thành công thức nhân xác suất., GV cho HS suy nghĩ
Tiết 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
1. CÔNG THỨC NHÂN XÁC SUẤT
HĐ2, Khởi động cho việc hình thành công thức nhân xác suất., GV cho HS suy nghĩ khoảng 3 phút rồi hỏi xem ai trả lời được. Trả lời: Theo công thức: Với hai biến cố $A$ và $B$ bất kì, $P(B) > 0$, ta có: $P(A \mid B) = \frac{P(AB)}{P(B)}$, suy ra $P(AB) = P(B) \cdot P(A \mid B)$.
Khung kiến thức, Trình bày công thức nhân xác suất., GV triển khai theo SGK.
Nhận xét, Đây là nhận xét quan trọng, HS cần ghi nhớ., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 4, Minh hoạ một ứng dụng công thức nhân xác suất và minh hoạ trực quan bằng sơ đồ hình cây., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 4, Luyện tập áp dụng công thức nhân xác suất và sơ đồ hình cây., HS tự làm (trong 5 – 10 phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Giải. a) $P(XĐ) = \frac{7}{12} \cdot \frac{5}{11} = \frac{35}{132}$. b) $P(ĐĐ) = \frac{5}{12} \cdot \frac{4}{11} = \frac{20}{132}$; $P(XX) = \frac{7}{12} \cdot \frac{6}{11} = \frac{42}{132}$. Xác suất để hai viên bi rút ra cùng màu là $\frac{20}{132} + \frac{42}{132} = \frac{62}{132} = \frac{31}{66}$.
Vận dụng, Giải quyết tình huống mở đầu., HS tự làm (trong 10 phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải.
a) +) Trước khi người chủ trò mở cánh cửa số 3 thì ba biến cố $E_1, E_2, E_3$ là đồng khả năng. Do đó $P(E_1) = P(E_2) = P(E_3) = \frac{1}{3}$. +) Xét $P(H | E_
a) +) Trước khi người chủ trò mở cánh cửa số 3 thì ba biến cố $E_1, E_2, E_3$ là đồng khả năng. Do đó $P(E_1) = P(E_2) = P(E_3) = \frac{1}{3}$.
+) Xét $P(H | E_1)$: Nếu $E_1$ xảy ra, tức là sau cửa số 1 có ô tô. Khi đó sau cửa số 2 và 3 là con lừa. Người quản trò chọn mở cửa số 2 hay số 3 với xác suất như nhau. Vậy $P(H | E_1) = \frac{1}{2}$.
+) Xét $P(H | E_2)$: Nếu $E_2$ xảy ra tức là cửa số 2 có ô tô. Khi đó chủ trò chắc chắn phải mở cửa số 3 và thấy con lừa. Vậy $P(H | E_2) = 1$.
b) Theo công thức tính xác suất có điều kiện và công thức nhân xác suất ta có:
$$P(E_1 | H) = \frac{P(E_1H)}{P(H)} = \frac{P(E_1) \cdot P(H | E_1)}{P(H)}; \quad (1)$$
$$P(E_2 | H) = \frac{P(E_2H)}{P(H)} = \frac{P(E_2) \cdot P(H | E_2)}{P(H)}. \quad (2)$$
c) Từ (1), (2) và câu a, suy ra
$$\frac{P(E_2 | H)}{P(E_1 | H)} = \frac{P(H | E_2)}{P(H | E_1)} = \frac{1}{\frac{1}{2}} = 2.$$
Vậy $P(E_2 | H) = 2P(E_1 | H)$.
Người chơi nên chuyển sang cửa số 2. Bởi vì với điều kiện $H$ “người quản trò mở cửa số 3 thấy con lừa” thì xác suất để cửa số 2 có ô tô gấp đôi xác suất để cửa số 1 có ô tô.
3. Phân loại bài tập
– Tính xác suất có điều kiện bằng công thức: Các bài tập từ 6.1 đến 6.5.
– Áp dụng công thức nhân xác suất: Bài tập 6.6.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
6.1. Gọi $A$ là biến cố: “Người đó rút được thẻ số 10”; $B$ là biến cố: “Người đó rút được thẻ
mang số chẵn”. Ta có $AB = {10} \Rightarrow n(AB) = 1$. $P(AB) = \frac{1}{20}$; $P(B) = \frac{10}{20}$. Vậy $P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{1}{10}$. 6.2. $
mang số chẵn”. Ta có $AB = {10} \Rightarrow n(AB) = 1$.
$P(AB) = \frac{1}{20}$; $P(B) = \frac{10}{20}$. Vậy $P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{1}{10}$.
6.2. $P(AB) = P(A) \cdot P(B|A) = 0,2 \cdot 0,8 = 0,16$.
$P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{0,16}{0,51} \approx 0,3137$.
6.3. a) Gọi $A$ là biến cố: “Tổng số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc bằng 7”;
$B$ là biến cố: “Có ít nhất một con xúc xắc xuất hiện mặt 5 chấm”. Cần tính $P(A | B)$.
Ta có $n(\Omega) = 36$; $AB = {(2, 5); (5, 2)} \Rightarrow n(AB) = 2 \Rightarrow P(AB) = \frac{2}{36}$.
$\overline{B} = {(a, b), a, b \in {1, 2, 3, 4, 6}} \Rightarrow n(\overline{B}) = 5 \cdot 5 = 25 \Rightarrow P(\overline{B}) = \frac{25}{36}$.
$P(B) = 1 - P(\overline{B}) = 1 - \frac{25}{36} = \frac{11}{36}$.
Từ đó $P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{2}{11}$.
b) Ta cần tính $P(B | A)$.
Ta có $P(B|A) = \frac{P(AB)}{P(A)}$. Ở câu a, ta đã có $P(AB) = \frac{2}{36}$. Cần tính $P(A)$.
$A = {(1, 6); (2, 5); (3, 4), (4, 3); (5, 2); (6, 1)} \Rightarrow n(A) = 6 \Rightarrow P(A) = \frac{6}{36}$.
Từ đó $P(B|A) = \frac{P(AB)}{P(A)} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}$.
6.4. Gọi $A$ là biến cố: “Tổng số chấm xuất hiện trên hai con xúc xắc không nhỏ hơn 10”;
$B$ là biến cố: “Ít nhất một con xúc xắc xuất hiện mặt 5 chấm”. Cần tính $P(A | B)$.
$AB = {(5, 6); (5, 5); (6, 5)} \Rightarrow n(AB) = 3 \Rightarrow P(AB) = \frac{3}{36}$.
$P(B) = 1 - P(\overline{B}) = 1 - \frac{25}{36} = \frac{11}{36}$.
Vậy $P(A|B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{3}{11}$.
Bài 19. CÔNG THỨC XÁC SUẤT TOÀN PHẦN VÀ CÔNG THỨC BAYES (4 tiết) I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức, kĩ năng – Nắm được công thức xác suất toàn phần.
Bài 19. CÔNG THỨC XÁC SUẤT TOÀN PHẦN VÀ CÔNG THỨC BAYES
(4 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Về kiến thức, kĩ năng
– Nắm được công thức xác suất toàn phần.
Sử dụng sơ đồ hình cây để mô tả công thức xác suất toàn phần. - Vận dụng công thức xác suất toàn phần trong một số bài toán có nội dung thực tế và trong Sinh họ
Sử dụng sơ đồ hình cây để mô tả công thức xác suất toàn phần. - Vận dụng công thức xác suất toàn phần trong một số bài toán có nội dung thực tế và
trong Sinh học. - Nắm được công thức Bayes. Biết được ý nghĩa của công thức này. - Vận dụng công thức Bayes trong một số bài toán có nội dung thực tế đặc biệt là chẩn
đoán bệnh trong Y học.
2. Về năng lực, phẩm chất
Năng lực tư duy và lập luận toán học. - Năng lực giao tiếp toán học. - Năng lực mô hình hoá toán học.
Năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua các bài toán thực tiễn.
II. NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý
Cố gắng kết nối bài học trong sách với cuộc sống thực đang diễn ra. - Phát huy tính tích cực của HS, khắc phục nhược điểm của phương pháp truyền thụ
một chiều trước đây. - Tăng cường các hoạt động và luyện tập trên lớp, tăng cường sự tương tác hai chiều
giữa GV và HS. - Sau khi kiến thức mới được hình thành và đóng khung trong Khung kiến thức, sẽ có
ví dụ minh hoạ. Ví dụ đóng vai trò làm mẫu cho Luyện tập tiếp nối ngay theo Ví dụ. - Các Hoạt động, Luyện tập được thực hiện ngay tại lớp. GV cho HS suy nghĩ 5 - 10
phút rồi gọi HS trả lời. Nếu không có HS nào xung phong thì GV chỉ định một HS. GV sẽ thực hiện việc chữa bài Hoạt động, Luyện tập đó như sau: Nếu HS làm đúng GV sẽ trình bày lại lời giải của HS đó cho rõ ràng và mạch lạc. Nếu HS đó sai GV sẽ phân tích xem sai ở đâu. Trong mọi trường hợp việc chữa bài Luyện tập đều rất có ích cho việc củng cố kiến thức mới.
III. GỢI Ý DẠY HỌC
1. Thời lượng
Dự kiến phân bổ thời gian: 4 tiết. Cụ thể như sau: - Mục 1: Công thức xác suất toàn phần 2 tiết - Mục 2: Công thức Bayes 2 tiết
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học Tiết 1, 2 HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN 1. CÔNG THỨC XÁC SUẤT TOÀN PHẦN Nêu vấn đề, Tình huống đặt
2. Thực hiện các hoạt động chính của bài học
Tiết 1, 2
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
1. CÔNG THỨC XÁC SUẤT TOÀN PHẦN
Nêu vấn đề, Tình huống đặt ra nhu cầu cần có công thức xác suất toàn phần., GV triển khai theo SGK.
HĐ1, Khởi động cho hình thành công thức xác suất toàn phần., GV cho cả lớp suy nghĩ trong thời gian tối đa 5 phút rồi chỉ định một HS trả lời. Trả lời: a) $P(A) = 0{,}75$; $P\left( {\overline A } \right) = 0{,}25;;P(B\mid A) = 0{,}4;;P\left( {B\mid \overline A } \right) = 0{,}9$. b) Nhà tổ chức quan tâm tới $P(B)$ nhất.
Khung kiến thức, Trình bày công thức xác suất toàn phần., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 1, Minh hoạ vận dụng công thức xác suất toàn phần trong một bài toán có nội dung thực tiễn., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 1, Vận dụng công thức xác suất toàn phần để giải quyết vấn đề đặt ra trong tình huống mở đầu Mục 1., HS tự làm (trong 10 – 15 phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm. Giải. Gọi $A$ là biến cố: “Trời mưa” và $B$ là biến cố: “Bán hết vé”. Theo bài ra $P(A) = 0{,}75$. Suy ra $P\left( {\overline A } \right) = 1 - P\left( A \right) = 1 - 0{,}75 = 0{,}25$. Ta có: + Nếu trời mưa thì xác suất bán hết vé là $0{,}4$. Vậy $P(B\mid A) = 0{,}4$. + Nếu trời không mưa thì xác suất bán hết vé là $0{,}9$. Vậy $P\left( {B\mid \overline A } \right) = 0{,}9$.
Thay vào công thức xác suất toàn phần ta được: $P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P(\overline{A}) \cdot P(B \mid \overline{A})$ $= 0,75 \cdot 0,4 + 0,25 \cdot 0,9
Thay vào công thức xác suất toàn phần ta được: $P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P(\overline{A}) \cdot P(B \mid \overline{A})$ $= 0,75 \cdot 0,4 + 0,25 \cdot 0,9$ $= 0,3 + 0,225 = 0,525$.
Chú ý, Giới thiệu phương pháp mô tả trực quan công thức xác suất toàn phần dùng sơ đồ hình cây., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 2, Dùng sơ đồ hình cây giải quyết câu hỏi tương tự như trong Ví dụ 1., GV cho cả lớp suy nghĩ trong thời gian tối đa 5 phút rồi chỉ định một HS trả lời. Trả lời. Hai nhánh cây đi tới $\overline{B}$ là $OA\overline{B}$ và $O\overline{A}B$. Như vậy $P(\overline{B}) = 0,4 \cdot 0,7 + 0,6 \cdot 0,6 = 0,64$.
Vận dụng, Vận dụng công thức xác suất toàn phần để giải một bài toán di truyền., GV triển khai theo Hướng dẫn trong SGK.
Luyện tập 3, Vận dụng công thức xác suất toàn phần, tiếp tục triển khai bài toán di truyền nêu trong vận dụng., HS tự làm (trong 10 – 15 phút), GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Giải. Gọi $K$ là biến cố: “Cây con nhận gene B từ bố”; $H$ là biến cố: “Cây con nhận gene B từ mẹ”; $F$ là biến cố: “Cây con có kiểu gene BB”. Theo giả thiết, $K$ và $H$ độc lập nên $P(F) = P(K) \cdot P(H)$. + Tính $P(K)$: Theo công thức xác suất toàn phần $P(K) = P(A) \cdot P(K \mid A) + P(\overline{A}) \cdot P(K \mid \overline{A}).$ (1) $P(K
$P(K \mid \overline{A})$ là xác suất để cây con nhận gene B từ bố với điều kiện bố có kiểu gene Bb. Vậy $P(K \mid \overline{A}) = \frac{1}{2}$. Thay vào (1) ta
$P(K \mid \overline{A})$ là xác suất để cây con nhận gene B từ bố với điều kiện bố có kiểu gene Bb.
Vậy $P(K \mid \overline{A}) = \frac{1}{2}$.
Thay vào (1) ta được $P(K) = 0,3$.
Tính $P(H)$: Tương tự $P(H) = 0,3$. Vậy $P(F) = P(K) \cdot P(H) = 0,3 \cdot 0,3 = 0,09$.
Vậy tỉ lệ cây con có kiểu gene BB là khoảng 9%.
b) Gọi G là biến cố: "Cây con có kiểu gene Bb".
Vì $\overline{G} = E \cup F$ và hai biến cố E, F xung khắc nên:
$P(\overline{G}) = P(E) + P(F) = 0,49 + 0,09 = 0,58$.
Vậy $P(G) = 1 - P(\overline{G}) = 1 - 0,58 = 0,42$.
Vậy tỉ lệ cây con có kiểu gene Bb là khoảng 42%.
Tiết 3, 4
HOẠT ĐỘNG, MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, GỢI Ý THỰC HIỆN
2. CÔNG THỨC BAYES
Nêu vấn đề, Khởi động cho nhu cầu cần có công thức Bayes., GV triển khai theo SGK.
HĐ2, Phân biệt $P(A \mid B)$ và $P(B \mid A)$., GV cho cả lớp suy nghĩ trong thời gian 5 phút rồi chỉ định một HS trả lời. Trả lời: a) • $P(A \mid B)$ là xác suất để ông M mắc bệnh hiểm nghèo X với điều kiện xét nghiệm cho kết quả là dương tính. • $P(B \mid A)$ là xác suất để xét nghiệm cho kết quả dương tính với điều kiện ông M mắc bệnh hiểm nghèo X. b) $P(B \mid A) = 0,95$. Kết luận ông M có xác suất 0,95 mắc bệnh hiểm nghèo X là không đúng.
Khung kiến thức, Trình bày công thức Bayes và ý nghĩa của nó., GV triển khai theo SGK. Ví dụ 2, Minh hoạ cách vận dụng công thức Bayes., GV triển khai theo SGK.
Khung kiến thức, Trình bày công thức Bayes và ý nghĩa của nó., GV triển khai theo SGK.
Ví dụ 2, Minh hoạ cách vận dụng công thức Bayes., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 4, Vận dụng công thức Bayes. Ví dụ 1 đóng vai trò làm mẫu., HS tự làm (trong $10-15$ phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Giải. Gọi $A$ là biến cố: “Chai rượu là rượu loại I”. $B$ là biến cố: “Ông Tùng xác nhận đây là rượu loại I”. Bài toán yêu cầu tính $P(A \mid B)$. Áp dụng công thức Bayes ta có $P(A \mid B)=\frac{P(A) \cdot P(B \mid A)}{P(A) \cdot P(B \mid A)+P(\bar{A}) \cdot P(B \mid \bar{A})}$. Ta cần xác định $P(A), P(\bar{A}), P(B \mid A)$ và $P(B \mid \bar{A})$. Ta có $P(A)=0,3$; $P(\bar{A})=1-P(A)=1-0,3=0,7$. $P(B \mid A)$ là xác suất để một chai rượu loại I được ông Tùng xác nhận là rượu loại I. Theo bài ra ta có $P(B \mid A)=0,9$. $P(B \mid \bar{A})$ là xác suất để một chai rượu không phải loại I được ông Tùng xác nhận nhầm là rượu loại I. Theo bài ra ta có $P(B \mid \bar{A})=1-0,95=0,05$. Thay vào công thức Bayes ta được : $P(A \mid B)=\frac{0,3 \cdot 0,9}{0,3 \cdot 0,9+0,7 \cdot 0,05} \approx 0,8852$.
Ví dụ 3, Giải quyết tình huống mở đầu Mục 2. Tính $P(A \mid B)$., GV triển khai theo SGK.
Luyện tập 5, Tiếp tục để hoàn thành Ví dụ 3., HS tự làm (trong 5 – 10 phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Đáp số: a
Luyện tập 5, Tiếp tục để hoàn thành Ví dụ 3., HS tự làm (trong 5 – 10 phút). GV gọi HS lên bảng. GV nhận xét bài làm và tổng kết lại phương pháp giải. Đáp số: a) $p = 0,002$; b) $P(A \mid B) = \frac{0,002 \cdot 0,95}{0,002 \cdot 0,95 + 0,998 \cdot 0,01} \approx 0,16$.
Ví dụ 4, Vận dụng công thức Bayes trong chẩn đoán bệnh., GV triển khai theo SGK.
3. Phân loại bài tập
– Bài tập áp dụng công thức xác suất toàn phần: Bài tập 6.7, 6.8, 6.9, 6.10a.
– Bài tập áp dụng công thức Bayes: Bài tập 6.10b, 6.11.
IV. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
6.7. Gọi $A$ là biến cố: “Máy bay xuất hiện ở vị trí $X$”; $B$ là biến cố: “Máy bay bị bắn rơi”.
Ta có $P(A) = 0,55$ và $P(\overline{A}) = 1 - 0,55 = 0,45$.
Nếu máy bay xuất hiện tại X thì có hai quả tên lửa bắn lên. $P(B \mid A)$ là xác suất để máy bay rơi khi có hai quả tên lửa bắn lên.
Ta tính xác suất của biến cố đối $P(\overline{B} \mid A)$: “Máy bay không rơi khi có hai quả tên lửa bắn lên”. $P(\overline{B} \mid A) = (1 - 0,8) \cdot (1 - 0,8) = 0,2^2 = 0,04$.
Vậy $P(B \mid A) = 1 - P(\overline{B} \mid A) = 1 - 0,04 = 0,96$.
$P(B \mid \overline{A})$: Nếu máy bay xuất hiện tại Y thì có một quả tên lửa bắn lên. Máy bay rơi khi bị quả tên lửa này bắn trúng. Do đó $P(B \mid \overline{A}) = 0,8$.
Theo công thức xác suất toàn phần
$P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P(\overline{A}) \cdot P(B \mid \overline{A}) = 0,55 \cdot 0,96 + 0,45 \cdot 0,8 = 0,888$.
6.8. Gọi $A$ là biến cố: “Bắt được thỏ trắng từ chuồng II”;
$B$ là biến cố: “Sau đó bắt được thỏ trắng từ chuồng I”.
Theo công thức xác suất toàn phần $P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right) \cdot P\left(B \mid \overline{A}\right)$. Ta có $P(A) = \frac{3}{1
Theo công thức xác suất toàn phần $P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right) \cdot P\left(B \mid \overline{A}\right)$.
Ta có $P(A) = \frac{3}{10}$; $P\left(\overline{A}\right) = 1 - P(A) = 1 - \frac{3}{10} = \frac{7}{10}$.
Nếu $A$ xảy ra thì chuồng I có 5 thỏ đen và 11 thỏ trắng. Vậy $P\left(B \mid A\right) = \frac{11}{16}$.
Nếu $A$ không xảy ra thì chuồng I có 6 thỏ đen và 10 thỏ trắng. Vậy $P\left(B \mid \overline{A}\right) = \frac{10}{16}$.
Vậy $P(B) = \frac{3}{10} \cdot \frac{11}{16} + \frac{7}{10} \cdot \frac{10}{16} = \frac{103}{160}$.
6.9. a) Gọi $A$ là biến cố: "Linh kiện điện tử đạt tiêu chuẩn"; $B$ là biến cố: "Linh kiện điện tử có dấu OTK". Ta cần tính $P(B)$. Theo công thức xác suất toàn phần ta có:
$P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right) \cdot P\left(B \mid \overline{A}\right)$.
Theo giả thiết $P(A) = 0,8$, do đó $P\left(\overline{A}\right) = 1 - 0,8 = 0,2$.
Tính $P(B \mid A)$: Đây là xác suất để linh kiện điện tử đạt tiêu chuẩn có dấu OTK. Theo giả thiết ta có $P(B \mid A) = 0,99$.
Tính $P\left(B \mid \overline{A}\right)$: Đây là xác suất để linh kiện điện tử không đạt tiêu chuẩn có dấu OTK. Theo giả thiết nếu linh kiện điện tử không đạt tiêu chuẩn thì nó không có dấu OTK với xác suất $0,95$. Vậy nếu linh kiện điện tử không đạt tiêu chuẩn thì nó có dấu OTK với xác suất là $1 - 0,95 = 0,05$, suy ra $P\left(B \mid \overline{A}\right) = 0,05$.
Vậy $P(B) = 0,8 \cdot 0,99 + 0,2 \cdot 0,05 = 0,802$.
b)
$P\left(\overline{B}\right) = 0,8 \cdot 0,01 + 0,2 \cdot 0,95 = 0,198$.
6.10. a) Gọi $A$ là biến cố: "Vận động viên thuộc đội I"; $B$ là biến cố: "Vận động viên thuộc đội II"; $E$ là biến cố: "Vận động viên đạt huy chương vàng". Ta
6.10. a) Gọi $A$ là biến cố: "Vận động viên thuộc đội I"; $B$ là biến cố: "Vận động viên thuộc đội II"; $E$ là biến cố: "Vận động viên đạt huy chương vàng". Ta có $B = \overline{A}$.
Theo công thức xác suất toàn phần ta có:
$$P(E) = P(A) \cdot P(E | A) + P(\overline{A}) \cdot P(E | \overline{A}).$$
$$P(A) = \frac{5}{12}, P(\overline{A}) = P(B) = \frac{7}{12}.$$
$P(E | A)$ à xác suất để vận động viên thuộc đội I đạt huy chương vàng. Theo bài ra ta có $P(E | A) = 0,65$.
$P(E | \overline{A})$ là xác suất để vận động viên thuộc đội II đạt huy chương vàng. Theo bài ra ta có $P(E | \overline{A}) = 0,55$.
Thay vào ta được $P(E) = \frac{5}{12} \cdot 0,65 + \frac{7}{12} \cdot 0,55 \approx 0,5917$.
b) Theo công thức Bayes và câu a, ta có
$$P(A | E) = \frac{P(A) \cdot P(E | A)}{P(E)} \approx \frac{\frac{5}{12} \cdot 0,65}{0,5917} \approx 0,4577.$$
6.11. a) Gọi $A$ là biến cố: "Thư đó là thư rác"; $B$ là biến cố: "Thư đó bị chặn".
Ta có $P(A) = 0,03; P(\overline{A}) = 0,97; P(B | A) = 0,95; P(B | \overline{A}) = 0,01.$
Ta phải tính $P(A | B)$. Công thức Bayes cho ta
$$P(A | B) = \frac{P(A) \cdot P(B | A)}{P(A) \cdot P(B | A) + P(\overline{A}) \cdot P(B | \overline{A})} = \frac{0,03 \cdot 0,95}{0,03 \cdot 0,95 + 0,97 \cdot 0,01} \approx 0,746.$$
b) Ta phải tính $P(\overline{A} | \overline{B})$.
Ta có $P(B | \overline{A}) = 0,1 \Rightarrow P(\overline{B} | \overline{A}) = 0,9; P(B | A) = 0,95 \Rightarrow P(\overline{B} | A) = 0,05.$
Công thức Bayes cho ta
$$P(\overline{A} | \overline{B}) = \frac{P(\overline{A}) \cdot P(\overline{B} | \overline{A})}{P(\overline{A}) \cdot P(\overline{B} | \overline{A}) + P(A) \cdot P(\overline{B} | A)} = \frac{0,97 \cdot 0,9}{0,97 \cdot 0,9 + 0,03 \cdot 0,05} \approx 0,998.$$
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG VI I. GỢI Ý DẠY HỌC – GV hệ thống lại kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức). – Tuỳ tình hình thực tế của lớp, GV có
BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG VI
I. GỢI Ý DẠY HỌC
– GV hệ thống lại kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức).
– Tuỳ tình hình thực tế của lớp, GV có thể cho HS chữa một số bài tập ở Bài tập cuối chương VI theo dụng ý sư phạm của mình.
II. ĐÁP SỐ/ HƯỚNG DẪN/ LỜI GIẢI
A. Trắc nghiệm
6.12. Đáp án A. $P(AB) = P(A) \cdot P(B | A) = \frac{2}{5} \cdot \frac{1}{3} = \frac{2}{15}$.
6.13. Đáp án D. $P(\overline{A}) = 1 - \frac{2}{5} = \frac{3}{5}$. $P(B\overline{A}) = P(\overline{A}) \cdot P(B|\overline{A}) = \frac{3}{5} \cdot \frac{1}{4} = \frac{3}{20}$
6.14. Đáp án B. $P(B) = P(BA) + P(B\overline{A}) = \frac{2}{15} + \frac{3}{20} = \frac{17}{60}$.
6.15. Đáp án A. Gọi $E$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ nhất là sô cô la đen”; $F$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ hai là sô cô la đen”.
Ta có $P(EF) = P(E) \cdot P(F|E)$;
$$P(E) = \frac{6}{10}; P(F|E) = \frac{5}{9} \Rightarrow P(EF) = \frac{6}{10} \cdot \frac{5}{9} = \frac{30}{90} = \frac{1}{3}.$$
6.16. Đáp án B. Gọi $E$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ nhất là sô cô la trắng”; $F$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ hai là sô cô la trắng”.
Ta có $P(E) = \frac{4}{10}; P(F|E) = \frac{3}{9}$.
Vậy $P(EF) = P(E) \cdot P(F|E) = \frac{4}{10} \cdot \frac{3}{9} = \frac{12}{90} = \frac{2}{15}$.
6.17. Đáp án D. Gọi $E$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ nhất là sô cô la đen”; $F$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ hai là sô cô la trắng”. Ta có $P(E)=\frac{6}{10}$; $P(F
6.17. Đáp án D.
Gọi $E$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ nhất là sô cô la đen”; $F$ là biến cố: “Chiếc kẹo thứ hai là sô cô la trắng”.
Ta có $P(E)=\frac{6}{10}$; $P(F \mid E)=\frac{4}{9}$.
Vậy $P(E F)=\frac{6}{10} \cdot \frac{4}{9}=\frac{24}{90}=\frac{4}{15}$.
B. Tự luận
6.18. Gọi $E$ là biến cố: “Người đó dùng thuốc X”, $F$ là biến cố: “Người đó khỏi bệnh”.
$P(E)=\frac{2400}{4000}$; $P(F)=\frac{2800}{4000}$.
$P(E F)=\frac{1600}{4000}$; $P(\bar{E} \bar{F})=\frac{1200}{4000}$.
a) $P(F \mid E)=\frac{P(E F)}{P(E)}=\frac{1600}{2400}=\frac{2}{3}$.
b) $P(\bar{E} \mid F)=\frac{P(\bar{E} \bar{F})}{P(F)}=\frac{1200}{2800}=\frac{3}{7}$.
6.19. Gọi $A$ là biến cố: “Học sinh đó học khá môn Toán”,
$B$ là biến cố: “Học sinh đó học khá môn Vật lí”.
Từ bài ra ta có $P(A)=\frac{14}{25}$; $P(B)=\frac{16}{25}$; $P(\overline{A B})=\frac{1}{25}$.
a) Ta cần tính $P(A B)$. Ta có $P(A B)=P(A)+P(B)-P(A \cup B)$.
Lại có $P(A \cup B)=1-P(\overline{A B})=1-\frac{1}{25}=\frac{24}{25}$.
Vậy $P(A B)=\frac{14}{25}+\frac{16}{25}-\frac{24}{25}=\frac{6}{25}$.
b) Cần tính $P(A \bar{B})$. Ta có $A=A B \cup A \bar{B} \Rightarrow P(A)=P(A B)+P(A \bar{B})$
$\Rightarrow P(A \bar{B})=P(A)-P(A B)=\frac{14}{25}-\frac{6}{25}=\frac{8}{25}$.
c) $P(A \mid B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{6}{16} = \frac{3}{8}$. 6.20. Gọi $A$ là biến cố: "Người chơi chọn chuồng I", $B$ là biến cố: "Người chơi bắt được c
c) $P(A \mid B) = \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{6}{16} = \frac{3}{8}$.
6.20. Gọi $A$ là biến cố: "Người chơi chọn chuồng I",
$B$ là biến cố: "Người chơi bắt được con gà mái".
$P(A) = \frac{1}{3}$; $P(\overline{A}) = 1 - P(A) = \frac{2}{3}$; $P(B \mid A) = \frac{5}{7}$; $P\left(B \mid \overline{A}\right) = \frac{3}{8}$.
$P(B) = P(A) \cdot P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right) \cdot P\left(B \mid \overline{A}\right) = \frac{1}{3} \cdot \frac{5}{7} + \frac{2}{3} \cdot \frac{5}{8} = \frac{55}{84} \approx 0,6548$.
6.21. Gọi $A$ là biến cố: "Người đó có bệnh nền",
$B$ là biến cố: "Người đó có phản ứng phụ sau tiêm".
Ta có $P(A) = 0,18$; $P\left(\overline{A}\right) = 0,82$;
$P(B \mid A) = 0,35$; $P\left(B \mid \overline{A}\right) = 0,16$.
Ta cần tính $P(A|B)$. Theo công thức Bayes ta có:
$P(A \mid B) = \frac{P(A) \cdot P(B \mid A)}{P(A) \cdot P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right) \cdot P\left(B \mid \overline{A}\right)} = \frac{0,063}{0,1942} \approx 0,3244$.
Trang 224
Trang 225
Trang 226
Trang 227
Trang 228
Trang 229
Trang 230
Trang 231
Trang 232
Trang 233
BÀI TẬP ÔN TẬP CUỐI NĂM I. GỢI Ý DẠY HỌC GV hệ thống hoá kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức). GV hệ thống các dạng toán cơ bản và nhắ
BÀI TẬP ÔN TẬP CUỐI NĂM
I. GỢI Ý DẠY HỌC
GV hệ thống hoá kiến thức lí thuyết (có thể chuẩn bị slide tổng kết kiến thức).
GV hệ thống các dạng toán cơ bản và nhắc lại ngắn gọn phương pháp giải, cũng như những lưu ý cần thiết.
Tuỳ tình hình thực tế của lớp, GV có thể cho HS chữa một số bài tập ở Bài tập cuối năm theo dụng ý sư phạm của mình.
II. ĐÁP SỐ/HƯỚNG DẪN/LỜI GIẢI BÀI TẬP
A. Trắc nghiệm
D | 2. B | 3. D | 4. B | 5. D | 6. A
B | 8. B | 9. B | 10. C | 11. A | 12. B
13a. B | 13b. A | 14. A | 15. B
Hướng dẫn giải
2. Ta có $y' = \frac{x^2 - 2x - 3}{(x - 1)^2}$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = -1$ hoặc $x = 3$.
Ta có $y(2) = 7$, $y(3) = 6$, $y(4) = \frac{19}{3}$.
Vậy giá trị lớn nhất của hàm số trên đoạn [2; 4] là 7, đạt được khi $x = 2$.
3. Đồ thị hàm số có 1 tiệm cận đứng $x = 0$ và 2 tiệm cận ngang là $y = 1$, $y = -1$. Vậy đồ thị hàm số có 3 tiệm cận.
6. Ta có $f(x) = \int (2\sin x + 1)\mathrm{d}x = -2\cos x + x + C$.
Mà $f(0) = 1$ nên $C = 3$. Khi đó $f(x) = -2\cos x + x + 3$.
Vậy $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} f(x)\mathrm{d}x = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (-2\cos x + x + 3)\mathrm{d}x = \left(-2\sin x + \frac{x^2}{2} + 3x\right)\bigg|_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \frac{\pi^2 + 12\pi - 16}{8}$.
Thể tích của khối tròn xoay cần tìm là: $V = \pi \int\limits_0^4 {\left( {2\sqrt x } \right)^2 dx} = 4\pi \int\limits_0^4 {x{\rm{d}}x} = \left. {2\pi {x^2}} \ri
Thể tích của khối tròn xoay cần tìm là: $V = \pi \int\limits_0^4 {\left( {2\sqrt x } \right)^2 dx} = 4\pi \int\limits_0^4 {x{\rm{d}}x} = \left. {2\pi {x^2}} \right|_0^4 = 32\pi$.
Gọi $A$ là biến cố: "Người đó thích uống trà"; $B$ là biến cố: "Người đó thích uống cà phê".
$n(B) = 17$ nên $P(B) = \frac{{17}}{{25}}$.
$AB$ là biến cố: "Ông đó thích cả cà phê và trà" nên $n(AB) = 9$. Suy ra $P(AB) = \frac{9}{{25}}$.
Vậy $P(A|B) = \frac{{P(AB)}}{{P(B)}} = \frac{9}{{17}}$.
Gọi $A$ là biến cố "Em đó đăng kí thi ngành Kinh tế"; $B$ là biến cố "Em đó đăng kí thi ngành Luật". Ta có $P(A) = \frac{{22}}{{40}}$; $P(B) = \frac{{25}}{{40}}$; $P(\overline A \overline B ) = \frac{3}{{40}}$.
Biến cố $A \cup B$: "Em đó thi ngành Luật hoặc ngành Kinh tế" là biến cố đối của biến cố: "Em đó không đăng kí thi cả hai ngành Luật và Kinh tế".
Từ đó $P(A \cup B) = 1 - P(\overline A \overline B ) = 1 - \frac{3}{{40}} = \frac{{37}}{{40}}$.
Suy ra $P(AB) = P(A) + P(B) - P(A \cup B) = \frac{{22}}{{40}} + \frac{{25}}{{40}} - \frac{{37}}{{40}} = \frac{{10}}{{40}}$.
Từ đó $P(A|B) = \frac{{P(AB)}}{{P(B)}} = \frac{{10}}{{25}} = \frac{2}{5}$.
B. Tự luận
a) Ta có $y = {x^3} - 3{x^2}$.
Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R}$.
Sự biến thiên:
Ta có $y' = 3{x^2} - 6x$; $y' = 0 \Leftrightarrow x = 0$ hoặc $x = 2$.
Trên các khoảng $( - \infty ;0)$ và $(2; + \infty )$, $f'(x) > 0$ nên hàm số đồng biến trên mỗi khoảng đó. Trên khoảng $(0; 2)$, $f'(x) < 0$ nên hàm số nghịch biến.
Hàm số đạt cực đại tại $x = 0$, giá trị cực đại của hàm số ${y_{CD}} = 0$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x = 2$, giá trị cực tiểu của hàm số ${y_{CT}} = - 4$.
Giới hạn tại vô cực: $\lim\limits_{x \to +\infty} y = \lim\limits_{x \to +\infty} (x^3 - 3x^2) = +\infty$; $\lim\limits_{x \to -\infty} y = \lim\limits_{x \to -
Giới hạn tại vô cực: $\lim\limits_{x \to +\infty} y = \lim\limits_{x \to +\infty} (x^3 - 3x^2) = +\infty$; $\lim\limits_{x \to -\infty} y = \lim\limits_{x \to -\infty} (x^3 - 3x^2) = -\infty$.
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $0$, $2$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $0$, $+$
$y$, $0$, $+\infty$
$-\infty$, $\nearrow$, $\searrow$, $\nearrow$
$-4$
Đồ thị: Đồ thị hàm số cắt trục tung tại điểm $(0; 0)$ và cắt trục hoành tại các điểm $(0; 0)$ và $(3; 0)$. Đồ thị có tâm đối xứng là điểm $(1; -2)$.
b) Ta có $y = \frac{2x + 1}{x + 2}$.
Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {-2}$.
Sự biến thiên:
Ta có $y' = \frac{3}{(x + 2)^2} > 0$ với mọi $x \neq -2$.
Hàm số đồng biến trên các khoảng $(-\infty; -2)$ và $(-2; +\infty)$.
Hàm số không có cực trị.
Ta có: $\lim\limits_{x \to \pm\infty} y = 2$; $\lim\limits_{x \to -2^-} y = +\infty$; $\lim\limits_{x \to -2^+} y = -\infty$.
Vậy đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng $x = -2$; tiệm cận ngang là đường thẳng $y = 2$.
Bảng biến thiên: $x$, $-\infty$, $-2$, $+\infty$ $y'$, +, + $y$, $2 \nearrow +\infty$, $-\infty \nearrow 2$ Đồ thị: Đồ thị của hàm số cắt trục tung tại điểm $\l
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $-2$, $+\infty$
$y'$, +, +
$y$, $2 \nearrow +\infty$, $-\infty \nearrow 2$
Đồ thị: Đồ thị của hàm số cắt trục tung tại điểm $\left(0; \frac{1}{2}\right)$, cắt trục hoành tại điểm $\left(-\frac{1}{2}; 0\right)$. Đồ thị hàm số có tâm đối xứng là điểm $(-2; 2)$.
c) Ta có $y = \frac{2x^2 + x - 2}{x - 1} = 2x + 3 + \frac{1}{x - 1}$.
Tập xác định của hàm số là $\mathbb{R} \setminus {1}$.
Sự biến thiên:
Ta có $y' = \frac{2x^2 - 4x + 1}{(x - 1)^2} = 0 \Leftrightarrow x = \frac{2 + \sqrt{2}}{2}$ hoặc $x = \frac{2 - \sqrt{2}}{2}$.
Hàm số đồng biến trên các khoảng $\left(-\infty; \frac{2 - \sqrt{2}}{2}\right)$ và $\left(\frac{2 + \sqrt{2}}{2}; +\infty\right)$.
Hàm số nghịch biến trên các khoảng $\left(\frac{2 - \sqrt{2}}{2}; 1\right)$ và $\left(1; \frac{2 + \sqrt{2}}{2}\right)$.
Hàm số đạt cực đại tại $x = \frac{2 - \sqrt{2}}{2}$, $y_{CD} = 5 - 2\sqrt{2}$.
Hàm số đạt cực tiểu tại $x=\frac{2+\sqrt{2}}{2}$, $y_{CT}=5+2\sqrt{2}$. Tiệm cận: $\lim_{x \to -\infty} y = -\infty$; $\lim_{x \to +\infty} y = +\infty$; $\lim_
Hàm số đạt cực tiểu tại $x=\frac{2+\sqrt{2}}{2}$, $y_{CT}=5+2\sqrt{2}$.
Tiệm cận: $\lim_{x \to -\infty} y = -\infty$; $\lim_{x \to +\infty} y = +\infty$; $\lim_{x \to 1^-} y = -\infty$; $\lim_{x \to 1^+} y = +\infty$.
Vậy đồ thị hàm số có tiệm cận đứng là đường thẳng $x=1$; tiệm cận xiên là đường thẳng $y=2x+3$.
Bảng biến thiên:
$x$, $-\infty$, $\frac{2-\sqrt{2}}{2}$, $1$, $\frac{2+\sqrt{2}}{2}$, $+\infty$
$y'$, $+$, $0$, $-$, $-$, $0$
$y$, $-\infty$, $5-2\sqrt{2}$, $-\infty$, $+\infty$, $5+2\sqrt{2}$
Đồ thị: Đồ thị của hàm số cắt trục tung tại điểm $(0;2)$. Đồ thị hàm số đi qua điểm $(2;8), \left(-1;\frac{1}{2}\right)$. Đồ thị hàm số có tâm đối xứng $I(1;5)$.
17. a) Ta có $y'=\frac{\sqrt{x^2+1}-\frac{x(x+1)}{\sqrt{x^2+1}}}{x^2+1}=\frac{1-x}{\sqrt{x^2+1}.\left(x^2+1\right)}$; $y'=0 \Leftrightarrow x=1$.
Ta có $y(1)=\sqrt{2}$; $y(-1)=0$; $y(2)=\frac{3}{\sqrt{5}}$. Vậy giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn $[-1; 2]$ là $0$ đạt được khi $x=-1$, giá trị lớn nhất củ
Ta có $y(1)=\sqrt{2}$; $y(-1)=0$; $y(2)=\frac{3}{\sqrt{5}}$.
Vậy giá trị nhỏ nhất của hàm số trên đoạn $[-1; 2]$ là $0$ đạt được khi $x=-1$, giá trị lớn nhất của hàm số trên đoạn $[-1; 2]$ là $\sqrt{2}$ đạt được khi $x=1$.
b) Tập xác định của hàm số là $[-1; 1]$.
Ta có: $y'=1-\frac{x}{\sqrt{1-x^2}}=\frac{\sqrt{1-x^2}-x}{\sqrt{1-x^2}}, \ x\in(-1;1)$; $y'=0 \Leftrightarrow x=\frac{\sqrt{2}}{2}$.
Ta có: $y(-1)=-1$; $y(1)=1$; $y\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)=\sqrt{2}$.
Vậy giá trị lớn nhất của hàm số là $\sqrt{2}$ đạt được khi $x=\frac{\sqrt{2}}{2}$, giá trị nhỏ nhất của hàm số là $-1$ đạt được khi $x=-1$.
18. a) Đổi $54 \text{ km/h} = 15 \text{ m/s}$.
Ô tô chuyển động chậm dần đều với vận tốc là $v(t)=15-10t \ (\text{m/s})$.
Khi ô tô dừng lại thì $v=0$, khi đó $15-10t=0 \Leftrightarrow t=1,5 \ (\text{s})$.
Vậy sau khi đạp phanh $1,5$ giây thì ô tô dừng lại.
b) Giả sử $v_0 \ (\text{m/s})$ là vận tốc của ô tô ngay trước khi đạp phanh. Khi đó vận tốc của ô tô sau khi đạp phanh là $v(t)=v_0-10t$. Ô tô sẽ dừng lại khi $v(t)=0$, tức là khi $t=\frac{v_0}{10}$.
Quãng đường ô tô đi được kể từ khi đạp phanh đến khi dừng lại là $s=\int_{0}^{\frac{v_0}{10}} v(t)dt$.
Theo đề bài ta có:
$20 \geq \int_{0}^{\frac{v_0}{10}} v(t)dt = \int_{0}^{\frac{v_0}{10}} (v_0-10t)dt = \left(v_0t-5t^2\right)\bigg|_{0}^{\frac{v_0}{10}} = \frac{v_0^2}{20} \Rightarrow v_0 \leq 20$.
Vậy nếu ô tô dừng lại $20\text{m}$ sau khi đạp phanh thì vận tốc lớn nhất của ô tô ngay trước lúc đạp phanh là $20 \text{ m/s}$, tức là $72 \text{ km/h}$.
19. Ta có $f(x)=\int{\left( x-\frac{1}{{{x}^{2}}}+2 \right)\text{d}x=\frac{{{x}^{2}}}{2}+\frac{1}{x}+2x+C}$. Mà $f\left( 1 \right)=2$ nên $\frac{1}{2}+1+2+C=2\L
19. Ta có $f(x)=\int{\left( x-\frac{1}{{{x}^{2}}}+2 \right)\text{d}x=\frac{{{x}^{2}}}{2}+\frac{1}{x}+2x+C}$.
Mà $f\left( 1 \right)=2$ nên $\frac{1}{2}+1+2+C=2\Leftrightarrow C=-\frac{3}{2}$. Khi đó $f\left( x \right)=\frac{{{x}^{2}}}{2}+\frac{1}{x}+2x-\frac{3}{2}$.
20. a) $I=\int\limits_{0}^{2}{\left| {{x}^{2}}-x \right|\text{d}x}=\int\limits_{0}^{1}{\left| {{x}^{2}}-x \right|\text{d}x}+\int\limits_{1}^{2}{\left| {{x}^{2}}-x \right|\text{d}x}$
$=\int\limits_{0}^{1}{\left( x-{{x}^{2}} \right)\text{d}x}+\int\limits_{1}^{2}{\left( {{x}^{2}}-x \right)\text{d}x}=\frac{1}{6}+\frac{5}{6}=1$.
b) $I=\int\limits_{0}^{1}{{{\left( 2x-1 \right)}^{3}}}\text{d}x=\int\limits_{0}^{1}{\left( 8{{x}^{3}}-12{{x}^{2}}+6x-1 \right)}\text{d}x={{\left. \left( 2{{x}^{4}}-4{{x}^{3}}+3{{x}^{2}}-x \right) \right|}_{0}^{1}}=0$.
c) $I=\int\limits_{0}^{\frac{\pi }{4}}{\left( 3\sin x-\frac{2}{{{\cos }^{2}}x} \right)}\text{d}x={{\left. \left( -3\cos x-2\tan x \right) \right|}_{0}^{\frac{\pi }{4}}}=\frac{2-3\sqrt{2}}{2}$.
d) $I=\int\limits_{1}^{2}{\left( 2{{e}^{x}}-\frac{1}{x} \right)}\text{d}x={{\left. \left( 2{{e}^{x}}-\ln x \right) \right|}_{1}^{2}}=2{{e}^{2}}-2e-\ln 2$.
21. Diện tích hình phẳng cần tìm là
$\int\limits_{-2}^{3}{\left| \left( {{x}^{2}}-1 \right)-\left( x+5 \right) \right|\text{d}x}=\int\limits_{-2}^{3}{\left| {{x}^{2}}-x-6 \right|\text{d}x}$
$=\int\limits_{-2}^{3}{\left( {{x}^{2}}-x-6 \right)}\text{d}x=-{{\left. \left( \frac{{{x}^{3}}}{3}-\frac{{{x}^{2}}}{2}-6x \right) \right|}_{-2}^{3}}=\frac{125}{6}$.
22. Thể tích khối tròn xoay cần tính là
$V=\pi \int\limits_{0}^{2}{{{\left( -{{x}^{2}}+2x \right)}^{2}}}\text{d}x=\pi \int\limits_{0}^{2}{\left( {{x}^{4}}-4{{x}^{3}}+4{{x}^{2}} \right)}\text{d}x=\pi {{\left. \left( \frac{{{x}^{5}}}{5}-{{x}^{4}}+\frac{4}{3}{{x}^{3}} \right) \right|}_{0}^{2}}=\frac{\pi }{15}$.
23. a) Ta có
$\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{CD}+\overrightarrow{AC}\cdot \overrightarrow{DB}+\overrightarrow{AD}\cdot \overrightarrow{BC}$
$=\overrightarrow{AB}\cdot \left( \overrightarrow{AD}-\overrightarrow{AC} \right)+\overrightarrow{AC}\cdot \left( \overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AD} \right)+\overrightarrow{AD}\cdot \left( \overrightarrow{AC}-\overrightarrow{AB} \right)$
$=\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AD}-\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AC}+\overrightarrow{AC}\cdot \overrightarrow{AB}-\overrightarrow{AC}\cdot \overrightarrow{AD}+\overrightarrow{AD}\cdot \overrightarrow{AC}-\overrightarrow{AD}\cdot \overrightarrow{AB}=0$.
b) Theo câu a và theo giả thiết thì $\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CD} = 0$; $\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{DB} = 0$ nên $\overrightarro
b) Theo câu a và theo giả thiết thì $\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CD} = 0$; $\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{DB} = 0$ nên $\overrightarrow{AD} \cdot \overrightarrow{BC} = 0 \Rightarrow AD \perp BC$.
a) Ta có $\overrightarrow{GB} + \overrightarrow{GC'} + \overrightarrow{GD'} = \vec{0} \Leftrightarrow \overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AG} + \overrightarrow{AC'} - \overrightarrow{AG} + \overrightarrow{AD'} - \overrightarrow{AG} = \vec{0}$
$\Leftrightarrow 3\overrightarrow{AG} = \overrightarrow{AB} + (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'}) + (\overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'}) \Leftrightarrow \overrightarrow{AG} = \frac{2}{3}(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{AA'})$.
b) Theo câu a ta có: $AG^2 = \frac{4}{9}(AB^2 + AD^2 + AA'^2) = \frac{4}{3}a^2 \Rightarrow AG = \frac{2\sqrt{3}a}{3}$.
Mặt phẳng $(P)$ có một VTPT là $\overrightarrow{n_p} = (2; -2; -1)$ và cũng là một VTCP của đường thẳng $d$ nên phương trình đường thẳng $d$ là: $\begin{cases} x = -1 + 2t \ y = 2 - 2t \ z = 1 - t \end{cases}$.
a) Vì $d'$ đi qua $A$ và song song với $d$ và $d$ có một VTCP là $\overrightarrow{u_d} = (1; -2; 2)$ nên phương trình đường thẳng $d'$ là: $\frac{x+1}{1} = \frac{y-1}{-2} = \frac{z-2}{2}$.
b) Đường thẳng $d$ đi qua $B(2; 3; -1)$, ta có $\overrightarrow{AB} = (3; 2; -3)$, $\overrightarrow{u_d} = (1; -2; 2)$ nên một VTPT của mặt phẳng $(P)$ là $\vec{n} = [\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{u_d}] = -(2; 9; 8)$. Phương trình mặt phẳng $(P)$ là:
$2(x+1) + 9(y-1) + 8(z-2) = 0 \Leftrightarrow 2x + 9y + 8z - 23 = 0$.
a) Ta có $\overrightarrow{OA} = (1; -2; 3)$, $\overrightarrow{OB} = (3; 0; -1)$ nên một VTPT của mặt phẳng $(OAB)$ là $\vec{n} = [\overrightarrow{OA}, \overrightarrow{OB}] = 2(1; 5; 3)$. Phương trình mặt phẳng $(OAB)$ là $x + 5y + 3z = 0$.
b) Ta tìm được toạ độ trung điểm là $I = (2; -1; 1)$.
c) Ta có: $I$ là trung điểm của $AB$ nên $\left| \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} \right| = \left| 2\overrightarrow{MI} \right| = 2MI$.
Vì $M$ thuộc mặt phẳng $(Oxy)$ nên để MI nhỏ nhất thì $M$ là hình chiếu vuông góc của $I$ trên mặt phẳng $(Oxy) \Rightarrow M = (2; -1; 0)$.
Vậy $\left| \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} \right|$ nhỏ nhất khi $M = (2; -1; 0)$.
28. Ta có $\overrightarrow{AS}=\left(1;1;4\right),\overrightarrow{BS}=\left(-1;2;3\right)$. Phương trình đường thẳng $AS$ là $\left{\begin{array}{l}x=1+t\ y=2+t
28. Ta có $\overrightarrow{AS}=\left(1;1;4\right),\overrightarrow{BS}=\left(-1;2;3\right)$.
Phương trình đường thẳng $AS$ là $\left{\begin{array}{l}x=1+t\ y=2+t\ z=1+4t\end{array}\right.$.
Phương trình đường thẳng $BS$ là $\left{\begin{array}{l}x=3-u\ y=1+2u\ z=2+3u\end{array}\right.$. Phương trình mặt phẳng $\left(Oxy\right)$ là $z=0$
$\Rightarrow {A}'=\left(\frac{3}{4};\frac{7}{4};0\right),{B}'=\left(\frac{11}{3};-\frac{1}{3};0\right)\Rightarrow {A}'{B}'=\frac{5\sqrt{74}}{12}\approx 3,6.$
29. Cỡ mẫu là $n=2+30+120+50+1=203$. Ta có $\frac{n}{4}=50,75$ nên nhóm chứa tứ phân vị thứ nhất là nhóm [10; 12). Ta có: ${Q}_{1}=10+\left[\frac{50,75-2}{60}\right].2=11,625$.
Ta có $\frac{3n}{4}=152,25$ nên nhóm chứa tứ phân vị thứ hai là nhóm [14; 16).
Ta có: ${Q}_{1}=14+\left[\frac{152,25-152}{50}\right].2=14,01$.
Do đó, khoảng tứ phân vị là ${\Delta }_{Q}=14,01-11,625=2,385$.
30. Gọi $B$ là biến cố: "Bình bắt được gà mái của chuồng I"; $C$ là biến cố: "Bình bắt được gà mái". Ta cần tính $P\left(B\mid C\right)$.
Ta có $P\left(B\mid C\right)=\frac{P\left(BC\right)}{P\left(C\right)}=\frac{P\left(B\right)P\left(C\mid B\right)}{P\left(C\right)}$.
Vì $B$ là biến cố: "Bình bắt được gà mái của chuồng I" nên $P\left(C\mid B\right)=1$.
Suy ra $P\left(B\mid C\right)=\frac{P\left(B\right)}{P\left(C\right)}$.
Tính $P\left(B\right)$. Khi Bình bắt ngẫu nhiên một con gà từ chuồng I thì chuồng I có 22 con gà với 13 gà mái của chuồng I. Vậy $P\left(B\right)=\frac{13}{22}$.
Tính $P(C)$. Gọi $A$ là biến cố: “An bắt được gà mái”. Theo công thức xác suất toàn phần ta có $P(C) = P(A)P(C \mid A) + P\left(\overline{A}\right)P\left(C \mid
Tính $P(C)$. Gọi $A$ là biến cố: “An bắt được gà mái”. Theo công thức xác suất toàn phần ta có $P(C) = P(A)P(C \mid A) + P\left(\overline{A}\right)P\left(C \mid \overline{A}\right)$.
Ta có $P(A) = \frac{6}{16}$; $P\left(\overline{A}\right) = 1 - P(A) = 1 - \frac{6}{16} = \frac{10}{16}$.
Nếu $A$ xảy ra thì chuồng I có 22 con gà với 8 gà trống, 14 gà mái.
Vậy $P(C \mid A) = \frac{14}{22}$.
Nếu $A$ không xảy ra thì thì chuồng I có 22 con gà với gà trống và 13 gà mái.
Vậy $P\left(C \mid \overline{A}\right) = \frac{13}{22}$.
Thay vào ta được $P(C) = P(A)P(C \mid A) + P\left(\overline{A}\right)P\left(C \mid \overline{A}\right) = \frac{6}{16} \cdot \frac{14}{22} + \frac{10}{16} \cdot \frac{13}{22} = \frac{214}{352}$.
Vậy $P(B \mid C) = \frac{P(B)}{P(C)} = \frac{13 \cdot 352}{22 \cdot 214} = \frac{208}{214} = \frac{104}{107}$.
31. Gọi $A$ là biến cố: “Sơn chạy bộ buổi sáng”; $B$ là biến cố: “Sơn ăn thêm một quả trứng trong bữa sáng”.
Ta có $P(A) = \frac{3}{7}$, $P\left(\overline{A}\right) = \frac{4}{7}$, $P(B \mid A) = 0{,}7$, $P\left(B \mid \overline{A}\right) = 0{,}25$.
Ta cần tính $P(A \mid B)$. Theo công thức Bayes ta có
$$P(A \mid B) = \frac{P(A)P(B \mid A)}{P(A)P(B \mid A) + P\left(\overline{A}\right)P\left(B \mid \overline{A}\right)} = \frac{2{,}1}{3{,}1} \approx 0{,}6774.$$
Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam xin trân trọng cảm ơn các tác giả có tác phẩm, tư liệu được sử dụng, trích dẫn trong cuốn sách này. Chịu trách nhiệm xuất bản: Ch
Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam xin trân trọng cảm ơn các tác giả có tác phẩm, tư liệu được sử dụng, trích dẫn trong cuốn sách này.
Chịu trách nhiệm xuất bản:
Chủ tịch Hội đồng thành viên kiêm Tổng Giám đốc NGUYỄN TIẾN THANH
Chịu trách nhiệm nội dung:
Tổng biên tập PHẠM VĨNH THÁI
Biên tập nội dung: HOÀNG THỊ THANH - ĐỖ CHÂU GIANG - VŨ THỊ VÂN - LƯU THẾ SƠN Thiết kế sách: TRẦN NGỌC LÊ Trình bày bìa: NGUYỄN BÍCH LA Sửa bản in: VŨ THỊ THANH TÂM - TẠ THỊ HƯỜNG - NGUYỄN DUY LONG Chế bản: CÔNG TY CP DỊCH VỤ XUẤT BẢN GIÁO DỤC HÀ NỘI
Bản quyền thuộc Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam
Tất cả các phần của nội dung cuốn sách này đều không được sao chép, lưu trữ, chuyển thể dưới bất kì hình thức nào khi chưa có sự cho phép bằng văn bản của Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
TOÁN 12 - SÁCH GIÁO VIÊN
Mã số: G1HGZT001H24
In .......... cuốn (QĐ ............... SLK), khổ 19 x 26,5cm. In tại Công ty cổ phần in ...................................................... Số ĐKXB: 02-2024/CXBIPH/76-2316/GD Số QĐXB: ................. / QĐ-GD ngày ... tháng ... năm 2024 In xong và nộp lưu chiểu tháng ........ năm 2024. Mã số ISBN: 978-604-0-39211-4
cover-last