--- Bài mới hơn ---
Giáo Án Đại Số Lớp 10 Chương Ii: Hàm Số Bậc Nhất Và Hàm Số Bậc Hai
Giáo Án Đại Số Lớp 11
Sách Giải Bài Tập Toán Lớp 9 Bài 1: Nhắc Lại Và Bổ Sung Các Khái Niệm Về Hàm Số
Giải Bài Tập Sgk Bài 1: Nhắc Lại Và Bổ Sung Các Khái Niệm Về Hàm Số
Khái Niệm Cực Trị Hàm Số Và Các Định Lý Về Cực Trị Của Hàm Số
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Nguyễn Thị Trà My
HÀM SỐ NGƯỢC TRONG DẠY HỌC TOÁN
Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh – 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Nguyễn Thị Trà My
HÀM SỐ NGƯỢC TRONG DẠY HỌC TOÁN
Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán
Mã số: 60 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VŨ NHƯ THƯ HƯƠNG
Thành phố Hồ Chí Minh – 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là một công trình nghiên cứu, những trích dẫn nêu
trong luận văn đều chính xác và trung thực.
Nguyễn Thị Trà My
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Trang
3.3. Nội dung thực nghiệm ……………………………………………………………………. 48
3.3.1. Giới thiệu tình huống thực nghiệm …………………………………………….48
3.3.2. Dàn dựng kịch bản …………………………………………………………………..48
3.4. Phân tích tiên nghiệm …………………………………………………………………….. 58
3.4.1. Biến và các giá trị của biến ……………………………………………………….58
3.4.2. Các chiến lược và cái có thể quan sát được …………………………………59
3.4.3. Phân tích kịch bản ……………………………………………………………………66
3.5. Phân tích hậu nghiệm …………………………………………………………………….. 71
3.5.1. Tình huống 1 …………………………………………………………………………..71
3.5.2. Tình huống 2 …………………………………………………………………………..78
3.6. Kết luận………………………………………………………………………………………… 85
KẾT LUẬN …………………………………………………………………………………………….. 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………………. 89
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
CL
: Cả lớp
GT1
: Giải tích 1
GT2
: Giải tích 2
GV
: Giáo viên
HS
: Học sinh
N
: Nhóm
SBT
: Sách bài tập
SGK
: Sách giáo khoa
SGK6-2
: Sách giáo khoa Toán 6 tập 2
SGK9-1
: Sách giáo khoa Toán 9 tập 1
SGV
: Sách giáo viên
SGV6-2
: Sách giáo viên Toán 6 tập 2
TCC
: Toán cao cấp
Tr
: Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thống kê một số tính chất cơ bản của hàm số mũ ……………………30
Bảng 3.1. Thống kê bài làm của HS ở câu 3 phiếu 1 ………………………………72
Bảng 3.2. Thống kê một số kỹ thuật được các nhóm sử dụng …………………..79
1
2
3
4
niệm hàm số ngược lên việc học hàm số, phương trình mũ và lôgarit. Kết quả
nghiên cứu mối quan hệ thể chế sẽ cho phép chúng tôi trả lời câu hỏi Q2.
Chương 3. Nghiên cứu thực nghiệm
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực nghiệm bằng việc xây dựng một đồ án
didactic. Đối tượng thực nghiệm là học sinh lớp 12 sau khi đã học xong khái niệm
hàm số mũ và hàm số lôgarit.
Mục đích của việc xây dựng thực nghiệm là nhằm giúp HS nhận biết được
một công cụ mới trong việc giải phương trình từ đặc trưng của hàm số ngược.
5
6
Chương 7: Các hàm số thông dụng.
Chương 8: So sánh các hàm số trong lân cận một điểm.
…
Chúng tôi quan tâm đến chương 4 và chương 7 của giáo trình này vì khái niệm hàm
số ngược được trình bày trong chương 4, còn một số cặp hàm số ngược nhau lại
được giới thiệu trong chương 7 (chúng tôi sẽ đề cập sau).
Trước tiên, chương 4 gồm các mục như sau:
4.1 Đại số các hàm.
4.2 Giới hạn.
4.3 Tính liên tục.
Khái niệm hàm số ngược được trình bày trong mục 4.3 – Tính liên tục, với trình tự
như sau:
4.3.1 Định nghĩa.
4.3.2 Các phép toán đại số trên các ánh xạ liên tục.
4.3.3 Liên tục trên một khoảng.
4.3.4 Tính liên tục trên một đoạn.
4.3.5 Ánh xạ ngược.
4.3.6 Tính liên tục đều.
4.3.7 Ánh xạ Lipschitz.
Giáo trình GT1 dùng tiêu đề là “ánh xạ ngược”, nhưng trong phần định nghĩa lại
trình bày ở trang 130 như sau:
“Với ánh xạ 𝑓: 𝐼 → ℝ đã cho, ta chú ý đến sự tồn tại của hàm ngược của f.
Trước hết, ta hạn chế 𝑓 vào ảnh của nó, bằng cách thay 𝑓 bởi ánh xạ:
𝑓̃: 𝐼 → 𝑓(𝐼)
;
𝑥 ↦ 𝑓(𝑥)
theo cách xây dựng, rõ ràng 𝑓̃ là toàn ánh.
Nếu 𝑓̃ là song ánh, ta nói 𝑓 có một hàm ngược, đó là 𝑓̃ −1 : 𝑓(𝐼) → 𝐼 hay theo cách
lạm dụng ngôn từ, ánh xạ 𝑓(𝐼) → ℝ
𝑦 ↦ 𝑓̃ −1 (𝑦)” .
Như chúng ta đã biết, ánh xạ mà được xét trên tập hợp số thì được gọi là hàm số. Vì
thế, trong định nghĩa ánh xạ 𝑓: 𝐼 → ℝ cũng chính là hàm số 𝑓. Có thể do đó mà tác
giả dùng một định nghĩa để nhằm thể hiện cả hai khái niệm cùng bản chất “ánh xạ
ngược” và “hàm ngược”. Vậy, tại sao tác giả chỉ định nghĩa hàm số ngược của
những hàm số xác định trên một khoảng không suy biến? Chúng tôi sẽ tìm câu trả
lời cho câu hỏi này trong phần phân tích tiếp theo.
– Chúng tôi cũng thắc mắc rằng: tại sao tác giả không dùng ngay ánh xạ f để
định nghĩa ánh xạ ngược mà phải xét đến ánh xạ 𝑓̃?
Phải chăng việc tác giả thu hẹp ánh xạ f vào ảnh của nó để chúng ta thấy rằng:
khi cùng một “quy tắc” f, nhưng tùy vào tập xác định và tập giá trị mà f có thể
có hoặc không có ánh xạ ngược.
+ Nếu tập xác định và tập giá trị làm f thỏa điều kiện song ánh thì f có ánh xạ
ngược.
+ Nếu tập xác định và tập giá trị làm f không thỏa điều kiện song ánh thì f
không có ánh xạ ngược.
– Định nghĩa trên cũng thể hiện một cách tường minh điều kiện để một ánh xạ có
ánh xạ ngược, đó chính là điều kiện song ánh. Hơn nữa, ánh xạ ngược cũng là ánh
xạ song ánh. Và chú ý sau có thể là nhằm nhấn mạnh thêm một lần nữa về điều kiện
song ánh:
“Ta chú ý rằng một ánh xạ không liên tục 𝑓 vẫn có thể có ánh xạ ngược. Ví dụ ánh
8
xạ 𝑓: xác định bởi:
1 𝑛ế𝑢
𝑥=0
𝑓(𝑥) = � 𝑥 𝑛ế𝑢 0 < 𝑥 < 1 � là song ánh, nhưng không liên tục trên
Như vậy, có thể chú ý trên ngầm nhấn mạnh rằng: điều kiện cần và đủ để một hàm
số có hàm ngược là điều kiện song ánh, còn hàm số đó có liên tục hay không, cũng
không quan trọng.
– Từ định nghĩa ta cũng có thể thấy được mối quan hệ qua lại giữa tập xác định
và tập giá trị của hai hàm số ngược nhau:
+ Tập xác định của hàm 𝑓̃ là tập giá trị của hàm ngược 𝑓̃−1 .
+ Tập giá trị của hàm 𝑓̃ là tập xác định của hàm ngược 𝑓̃−1 .
– Từ định nghĩa ta thấy rằng: với mọi 𝑥 ∈ 𝐼 và 𝑦 = 𝑓̃(𝑥) thì:
𝑓̃−1 (𝑦) = 𝑓̃−1 (𝑓̃(𝑥) = 𝑥.
Sau đó, tài liệu GT1 trình bày ngắn gọn về tính chất đồ thị của hàm số ngược
như sau:
“Trên một mặt phẳng afin Euclide định hướng 𝑃,
với hệ quy chiếu trực chuẩn (𝑂, �⃗,
𝚤 𝚥⃗), các đường
cong biểu diễn (𝐶) của 𝑓 và (𝐶 ′ ) của 𝑓̃ −1 đối
xứng với nhau qua đường phân giác thứ nhất 𝐵1
vì:
𝑀(𝑥, 𝑦) ∈ (𝐶) ⇔ 𝑀′ (𝑦, 𝑥) ∈ (𝐶 ′ )”.
Định lý này chính là yếu tố công nghệ – lý thuyết giải thích cho kỹ thuật
𝜏𝑠𝑠𝑠𝑠 á𝑛ℎ1 (xem trong phần tổ chức toán học của mục này). Đến đây, có thể thấy
rằng lý do mà tác giả chỉ định nghĩa hàm số ngược của những hàm số xác định trên
một khoảng không suy biến và xây dựng khái niệm hàm số ngược sau khái niệm
hàm số liên tục đó là vì: tác giả muốn chứng minh một tính chất quan trọng “ảnh
ngược liên tục của một khoảng là một khoảng”.
10
Định lý này cũng ngầm ẩn thể hiện một tính chất quan trọng là: “Nếu ánh xạ f
đơn điệu nghiêm ngặt thì ánh xạ ngược f-1 (nếu có) cũng đơn điệu nghiêm ngặt cùng
chiều với f” (từ mục 3). Tức hàm số ngược bảo toàn tính đơn điệu nghiệm ngặt của
hàm số ban đầu. Và mục 4 cho thấy, hàm số ngược cũng bảo toàn tính liên tục của
hàm số ban đầu.
Chúng tôi nhận thấy, trong chương 7 – CÁC HÀM SỐ THÔNG DỤNG, có đề
cập một số cặp hàm ngược nhau như:
+ Hàm lôgarit và hàm mũ.
+ Hàm số hypebôlic và hàm số hypebôlic ngược.
+ Hàm lượng giác thuận và hàm lượng giác ngược.
Tuy nhiên, ở đây chúng tôi chỉ quan tâm đến một cặp hàm ngược nhau là: hàm
lôgarit và hàm mũ vì cặp hàm này được trình bày tường minh trong SGK Toán phổ
thông còn những hàm ngược kia thì không được đề cập.
Trong chương 7, tác giả giới thiệu về hàm lôgarit và hàm mũ thông qua ba mục như
sau:
– 7.1 Hàm lôgarit nêpe.
– 7.2 Hàm mũ.
– 7.3 Hàm lôgarit và hàm mũ cơ số a.
Ở đây, tác giả định nghĩa hàm lôgarit nêpe dựa trên khái niệm tích phân:
“Hàm lôgarit nêpe, ký hiệu là ln, là ánh xạ từ ℝ∗+ vào ℝ định nghĩa như sau:
𝑥 𝑑𝑑
∀𝑥 ∈ ℝ∗+ , 𝑙𝑙𝑙 = ∫1
𝑡
” .
11
Vậy, hàm mũ (cơ số e) được định nghĩa là hàm ngược của hàm lôgarit nêpe. Định
nghĩa cho ta một ví dụ tường minh để minh họa cho kỹ thuật chứng minh một hàm
số có hàm ngược. Với cơ sở ánh xạ ngược và hàm lôgarit nêpe đã biết, các tính chất
của hàm mũ được giới thiệu ngay sau nhận xét: “Các tính chất sau đây suy ra từ các
tính chất tương ứng của hàm lôgarit nêpe” .
Từ tính chất đồ thị của hai hàm số ngược nhau đã trình bày ở giáo trình GT2, tác giả
dễ dàng đưa ra nhận xét trên vì hàm lôgarit nêpe và hàm mũ cơ số e là hai hàm số
ngược nhau.
Tương tự, hàm lôgarit cơ số a được định nghĩa trước (dựa trên khái niệm ln), rồi
đến hàm mũ cơ số a như sau:
“Hàm lôgarit cơ số a, ký hiệu là 𝑙𝑙𝑙𝑎 , là ánh xạ từ ℝ∗+ vào ℝ được xác định như
𝑙𝑙𝑙
sau:∀𝑥 ∈ ℝ∗+ , 𝑙𝑙𝑙𝑎 𝑥 = 𝑙𝑙𝑙” .
Như vậy, hàm mũ cơ số a cũng được định nghĩa là hàm ngược của hàm lôgarit cơ số
a. Vì vậy, các tính chất của hàm này cũng dễ dàng được suy ra từ các tính chất của
hàm lôgarit cơ số a đã biết: “Từ các tính chất của hàm mũ (xem 7.2), hoặc các tính chất
của hàm lôgarit cơ số a (xem 7.3.1) dễ dàng suy ra” [GT2, tr.8].
Như vậy, trong giáo trình GT2, hàm mũ được định nghĩa là hàm ngược của hàm
lôgarit (cùng cơ số). Vì thế hàm số ngược đóng vai trò công cụ để định nghĩa hàm
mũ và là cơ sở để suy ra một số tính chất của hàm mũ từ hàm lôgarit. Có thể thấy
--- Bài cũ hơn ---
Tính Đơn Điệu Của Hàm Số Và Ứng Dụng
Nhắc Lại Định Nghĩa Hàm Số Đồng Biến, Hàm Số Nghịch Biến Chuẩn Bị Học Bài Đơn Điệu Của Hàm Số Chương Trình Toán 12
Thiết Kế Hoạt Động Dạy Học Khái Niệm Toán Học Chủ Đề Hàm Số Cho Học Sinh Lớp 10
Các Dạng Bài Tập Hàm Số Lớp 10 Quan Trọng Trong Chương Ii : Hàm Số Bậc Nhất Và Bậc Hai.
Giải Bài Tập Sgk Toán Lớp 9 Bài 1: Nhắc Lại Và Bổ Sung Các Khái Niệm Về Hàm Số