Sáng kiến kinh nghiệm Rèn luyện tư duy sáng tạo qua một số dạng toán phương trình nghiệm nguyên
Trong quá trình học toán ở trường THCS học sinh cần biết cách tổ chức công việc của mình một cách sáng tạo. Người thầy cần rèn luyện cho học sinh kỹ năng, độc lập suy nghĩ một cách sâu sắc, sáng tạo. Vì vậy đòi hỏi người thầy một sự lao động sáng tạo biết tìm tòi ra những phương pháp để dạy cho học sinh trau dồi tư duy logic giải các bài toán.
Là một giáo viên dạy toán ở trường THCS trực tiếp bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi nhiều năm tôi nhận thấy việc giải các bài toán ở chương trình THCS không chỉ đơn giản là đảm bảo kiến thức trong SGK, đó mới chỉ là những điều kiện cần nhưng chưa đủ. Muốn giỏi toán cần phải luyện tập nhiều thông qua việc giải các bài toán đa dạng, giải các bài toán một cách khoa học, kiên nhẫn, tỉ mỉ, để tự tìm ra đáp số của chúng.
Muốn vậy người thầy phải biết vận dụng linh hoạt kiến thức trong nhiều tình huống khác nhauđể tạo hứng thú cho học sinh. Một bài toán có thể có nhiều cách giải, mỗi bài toán thường nằm trong mỗi dạng toán khác nhau nó đòi hỏi phải biết vận dụng kiến thức trong nhiều lĩnh vực nhiều mặt một cách sáng tạo vì vậy học sinh phải biết sử dụng phương pháp nào cho phù hợp.
Các dạng toán về số học ở chương trình THCS thật đa dạng phong phú như: Toán về chia hết, phép chia có dư, số nguyên tố, số chính phương, phương trình nghiệm nguyên .
Đây là một dạng toán có trong SGK lớp 9 nhưng chưa đưa ra phương pháp giải chung. Hơn nữa phương trình nghiệm nguyên có rất nhiều trong các đề thi:Tốt nghiệp THCS ;Trong các đề thi học sinh giỏi huyên, học sinh giỏi tỉnh .
Song khi giải các bài toán này không ít khó khăn phức tạp. Từ thực tiễn giảng dạy tôi thấy học sinh hay bế tắc, lúng túng về cách xác định dạng toán và chưa có nhiều phương pháp giải hay.
và x2 chia cho 5 có các số dư 1 hoặc 4 y2 chia cho 5 có các số dư 1 hoặc 4 ị 2y2 chia cho 5 dư 2 hoặc 3 ị x2 – 2 y2 chia cho 5 dư 1 hoặc 2(loại) Vậy phương trình x2 – 2y2 = 5 vô nghiệm Ví dụ 21: Tìm x, y là số tự nhiên thoả mãn x2 + = 3026 Hướng dẫn: Xét y = 0 ị x2 + 30 = 3026 ị x2 = 3025 mà x є N ị x = 55 Xét y > 0 ị 3, x2 chia cho 3 dư 0 hoặc 1 ị x2 + chia cho 3 dư 0 hoặc 1 mà 3026 chia cho 3 dư 2 (loại) Vậy nghiệm (x,y) = (55,0) VI. Phương pháp 6 : Sử dụng tính chất của số nguyên tố Ví dụ 22: Tìm x, y, z nguyên tố thoả mãn xy + 1 = z Hướng dẫn: Ta có x, y nguyên tố và xy + 1 = z ị z > 3 Mà z nguyên tố ị z lẻ ị xy chẵn ị x chẵn ị x = 2 Xét y = 2 ị 22 + 1 = 5 là nguyên tố ị z = 5 (thoả mãn) Xét y> 2 ị y = 2k + 1 (k є N) ị 22k+1 + 1 = z ị 2. 4k + 1 = z Có 4 chia cho 3 dư 1 ị (2.4k+1) 3 ị z 3 (loại) Vậy x = 2, y = 2, z = 5 thoả mãn Ví dụ 23 : Tìm số nguyên tố p để 4p + 1 là số chính phương Hướng dẫn: đặt 4p + 1 = x2 (x є N) ị x lẻ đặt x = 2k + 1 (k є N) ị 4p + 1 = (2k + 1)2 Û 4p + 1 = 4k2 + 4k + 1 Û p =k(k+1) Û k(k + 1) chẵn ị p chẵn, p nguyên tố ị p = 2 VII. Phương pháp 7: Đưa về dạng tổng Ví dụ 24: Tìm nghiệm nguyên của phương trình x2 + y2 – x – y = 8 Hướng dẫn: Ta có x2 + y2 –x – y = 8 Û 4 x2 + 4 y2 – 4 x –4y = 32 Û (4x2 – 4x +1) + (4y2 – 4y + 1) = 34 Û (2x – 1)2 + (2y – 1)2 = 34 Bằng phương pháp thử chọn ta thấy 34 chỉ có duy nhất 1 dạng phân tích thành tổng của 2 số chính phương 32 và 52 Do đó ta có = 3 hoặc = 5 = 5 = 3 Giải ra ta được (x,y) = (2,3); (2,-2); (-1, -2); (-1, 3) và các hoán vị của nó. Ví dụ 25: Tìm nghiệm nguyên của phương trình x2 – 4xy + 5y2 = 169 Hướng dẫn: Ta có x2 – 4xy + 5y2 = 169 Û (x – 2y)2 + y2 = 169 Ta thấy 169 = 02 + 132 = 52 + 122 ị = 0 hoặc = 13 = 13 = 0 hoặc = 5 hoặc = 12 = 12 = 5 Giải ra ta được (x, y) = (29, 12);(19, 12); (-19, -12); (22, 5); (-2, 5) ;(2, -5); (-22, -5); (26, 13); (-26, -13); (-13. 0); (13, 0) VIII .Phương pháp 8: Lùi vô hạn Ví dụ 26: Tìm nghiệm nguyêm của phương trình x2 – 5y2 = 0 Hướng dẫn: Giả sử x0, y0 là nghiệm của phương trình x2 – 5y2 = 0 ta có x - 5y = 0 ị x0 5 đặt x0 = 5 x1 Ta có (5x1) 2 – 5y = 0 Û 5x- y = 0 ị y0 5 đặt y0 = 5y1 ị x- 5y = 0 Vây nếu (x0,,y0) là nghiệm của phương trình đã cho thì (,) cũng là nghiệm của phương trình đã cho. Cứ tiếp tục lập luận như vậy (,) với k nguyên dương bất kỳ cũng là nghiệm của phương trình. Điều này xảy ra khi x0 = y0 = 0 Vậy phương trình có nghiệm duy nhất là x = y = 0 Ví dụ 27: Tìm nghiệm nguyên của phương trình x2 + y2 + z2 = x2 y2 Hướng dẫn: Nếu x, y đều là số lẻ ị x2 , y2 chia cho 4 đều dư 1 x2y2 chia cho 4 dư 1 x2 + y2 chia cho 4 dư 2 z2 chia cho 4 dư 3 (loại) mà x2 + y2 + z2 = x2 y2 ị x chẵn hoặc y chẵn * Giả sử x chẵn ị hoặc y chẵn * Giả sử x chẵn ị x2 , x2y2 chẵn ị x2 4 ị x2 y2 4ị (y2 + z2) 4 ị y và z phải đồng thời chẵn Đặt x = 2x1, y = 2y1, z = 2z1 ta có x+ y+z = xy lập luận tương tự ta có x + y + z = 16 xy quá trình này cứ tiếp tục ta thấy (x1, y1, z1 ) là nghiệm của phương trình thì (,,) là nghiệm của phương trình với k nguyên dương ị x1 = y1 = z1 = 0 Vậy pt có nghiệm là (0, 0, 0) IX. Phương pháp 9: Sử dụng tính chất nghiệm của phương trình bậc 2 Biến đổi phương trình về dạng phương trình bậc 2 của ẩn coi các ẩn khác là tham số, sử dụng các tính chất về nghiệm của phương trình bậc 2 để xác định giá trị của tham số Ví dụ 28: Giải phương trình nghiệm nguyên 3x2 + y2 + 4xy + 4x + 2y + 5 = 0 Hướng dẫn: Ta có pt 3x2 + y2 + 4xy + 4x + 2y + 5 = 0 Û y2 + (4x + 2)y + 3 x2 + 4x + 5 = ) (*) coi x là tham số giải phương trình bậc 2 pt (*) ẩn y ta có y = -(2x + 1) ± Do y nguyên, x nguyên ị nguyên Mà = (2x + 1)2 – (3x2 + 4x + 5) = x2 – 4 ị x2 – 4 = n2 (n є Z) ị (x- n) (x+ n) = 4 ị x = ± 2 ị x – n = x + n = ± 2 Vậy phương trình có nghiệm nguyên (x, y) = (2; -5); (-2, 3) Ví dụ 29: Tìm nghiệm nguyên của phương trình x2 – (y+5)x + 5y + 2 = 0 Hướng dẫn: Ta có x2 – (y+5)x + 5y + 2 = 0 coi y là tham số ta có phương trình bậc 2 ẩn x. Giả sử phương trình bậc 2 có 2 nghiệm x1, x2 Ta có x1 + x2 = y + 5 x1 x2 = 5y + 2 Theo định lý Viet ị 5x1 + 5x2 = 5y + 25 x1x2 = 5y + 2 ị 5 x1 + 5x2 – x1x2 = 23 Û (x1 -5) (x2 -5) = 2 Mà 2 = 1.2 = (-1)(-2) ị x1 + x2 = 13 hoặc x1 + x2 = 7 ị y = 8 hoặc y = 2 thay vào phương trình ta tìm được các cặp số (x,y ) = (7, 8); (6, 8); (4, 2); (3, 2); là nghiệm của phương trình X- Phương pháp 10 : Dùng bất đẳng thức Ví dụ 30: Tìm nghiệm nguyên của phương trình x2 –xy + y2 = 3 Hướng dẫn: Ta có x2 –xy + y2 = 3 Û (x- )2 = 3 - Ta thấy (x- )2 ³ 0 ị 3 - ³ 0 ị -2 Ê y Ê 2 ị y= ± 2; ±1; 0 thay vào phương trình tìm x Ta được các nghiệm nguyên của phương trình là : (x, y) = (-1,-2), (1, 2); (-2, -1); (2,1) ;(-1,1) ;(1, -1) Ví dụ 31: Chứng minh rằng phương trình + + = b không có nghiệm tự nhiên khi b = 1 hoặc b = 2 nhưng có vô số nghiệm tự nhiên khi b = 3 Hướng dẫn: Ta thấy x, y, z є Zị , ,> 0 Theo bất đẳng thức Côsi ta có ( + +)3 ³ 27 ( )= 27 ị + + ³ 3 Đẳng thức xảy ra khi x = y = z Vậy phương trình + + = b không có nghiệm là số tự nhiên khi b = 1 hoặc b = 2 và có vô số nghiệm khi b = 3 chẳng hạn ( x = a, y = a, z = a) với a là số tự nhiên bất kỳ. Chương III: Bài tập luyện tập rèn tư duy sáng tạo Bài 1:Tìm nghiệm nguyên của phương trình 2x + 3y = 11 Hướng dẫn Cách 1: Ta thấy phương trình có cặp nghiệm đặc biệt là x0 = 4, y0 = 1 Vì 2.4 + 3.1 = 11 ị( 2x + 3y) – (2.4 + 3.1) = 0 Û 2(x-4) + 3(y-1) = 0 ị 2(x-4) = - 3(y-1) mà (2,3) = 1 Đặt x – 4 = 3k và y – 1 = 2k với ( k ẻ Z) Vậy nghiệm tổng quát của pt là : x = 4 – 3k y = 1+ 2k ( k ẻ Z) *Nhận xét: Theo cách giải này phải tìm ra 1 cặp nghiệm nguyên đặc biệt (x0, y0) của phương trình vô định ax + by = c Nếu phương trình có hệ số a, b, c lớn thì cách giải khó khăn. Cách 2: Dùng tính chất chia hết. Ta có 2x + 3y = 11 ị x= = 5- y- Do x, y nguyên ị nguyên đặt = k ị y = 2k +1 ị x = 4- 3k (k ẻ Z) y = 2k +1 (k ẻ Z) Vậy nghiệm tổng quát: x = 4- 3k Bài 2: Tìm cặp số nguyên dương (x,y) thoả mãn phương trình 6x2 + 5y2 = 74 Hướng dẫn: Cách 1: Ta có 6x2 + 5y2 = 74 Û 6x2 –24 = 50 – 5y2 Û 6(x2 – 4) = 5(10 – y2) ị 6(x2 – 4) 5 ị x2 – 4 5 (6, 5) = 1 ị x2 = 5t + 4 (t ẻN) Thay x2 – 4 = 5t vào phương trình ị y2 = 10 – 6t lại có x2 > 0 Û t > y2 > 0 t < ị t = 0 hoặc t = 1 với t = 0 ta có x2 = 4, y2 = 10 (loại) Với t = 1 ta có x2 = 9 Û x = ± 3 y2 = 4 y = ± 2 mà x, y ẻ Z ị x = 3, y = 2 thoả mãn Cách 2: Sử dụng tính chẵn lẻ và phương pháp chặn Ta có 6x2 + 5y2 = 74 là số chẵn ị y chẵn lại có 0< 6x2 ị 0< 5y2 < 74 Û 0 < y2 < 14 ị y2 = 4 ị x2 = 9 Cặp số (x,y) cần tìm là (3, 2) Cách 3: Ta có 6x2 + 5y2 = 74 Û 5x2 + 5y2 + x2 + 1 = 75 ị x2 + 1 5 mà 0 < x2 Ê 12 ị x2 = 4 hoặc x2 = 9 Với x2 = 4 ị y2 = 10 loại Với x2 = 9 ị y2 = 4 thoả mãn cặp số (x,y) cần tìm là (3, 2) Bài 3: Tìm nghiệm nguyên của phương trình: x2 + y2 = 2x2y2 Hướng dẫn: Cách 1: Đặt x2 = a, y2 = b Ta có a + b = 2 ab ị a b ị = ị a = ± b b a Nếu a = b ị 2a = 2a2 ị a= a2 ị a= 0, a= 1 ị (a,b) = (0, 0); (1, 1) Nếu a = - b ị 2 b2 = 0 ị a = b = 0 ị (x2, y2) = (0, 0); (1, 1) ị (x, y ) = (0, 0); (-1, -1); (-1, 1); (1, -1) ; (1, 1) Cách 2: Ta có x2 + y2 = 2x2y2 Do x2, y2 ³ 0 Ta giả sử x2 Ê y2 ị x2 + y2 Ê 2 y2 ị 2x2 y2 Ê 2y2 Nếu y = 0 phương trình có nghiệm (0;0) Nếu y 0ị x2 Ê 1 ị x2= 0 hoặc x2 = 1 ị y2 = 0 (loại) hoặc y2 = 1 ị (x, y) = (1, 1); (1, -1) ; (-1, 1) Vậy phương trình có nghiệm (x;y) =(0, 0); (-1, -1); (-1, 1); (1, -1) ; (1, 1) Cách 3: Có x2 + y2 = 2x2y2 Û 2x2 + 2y2 = 4 x2y2 Û 4 x2y2 –2x2 – 2y2 + 1 = 1 2x2 (2y2 - 1) – (2y2 - 1)= 1 Û (2x2 – 1) (2y2 - 1) = 1 Mà 1 = 1.1 = (-1)(-1) ị (x2, y2) = (1, 1); (0, 0) ị (x, y) = (1, 1); (0, 0) ; (1, -1); (-1; -1); (-1, 1) Bài 4: Tìm nghiệm tự nhiên của phương trình x2 –3xy + 2y2+ 6 = 0 Hướng dẫn: Ta thấy(x, y) = (0, 0) không phải là nghiệm của phương trình Ta coi phương trình x2 – 3xy + 2y2 + 6 = 0 ẩn x ta tính = y2 – 24 Phương trình có nghiệm tự nhiên thì là số chính phương ị y2 – 24 = k2 ị (y – k)(y + k) = 24 (kẻN) mà 24 = 24.1 = 12.2 = 6.4 = 3.8 ; y+k và y – k cùng chẵn ị y+ k = 6 ị y = 5 hoặc y+ k = 12 ị y = 7 y – k = 4 y – k = 2 Thay vào ta tìm được (x,y) = (8, 7); (13, 7); (7, 5); (8,5) Bài 5: Tìm nghiệm nguyên của phương trình 2x2 + 2y2 – 2xy + y + x – 10 = 0 Hướng dẫn: Cách 1: Ta có phương trình đã cho Û 2x2 – (2y-1) x + 2y2 + y – 10 = 0 Coi x là ẩn y là tham số ta có phương trình bậc 2 ẩn x Xét = (2y – 1)2 – 4.2 (2y2 + y -10) = -12y2 – 12y+ 81 Để nghiệm x nguyên thì là số chính phương Đặt k2= -12y2 – 12 y + 81 ị k2 + 3(2y + 1) = 84 ị (2y + 1)2 = 28 - Ê 28; (2y + 1)2 lẻ ị (2y + 1)2 = 1, 9, 25 ị y = 0, 1, -2, 2, -3 thử trực tiếp vào phương trình ta tìm được các cặp số (x, y) = (2, 0); (0, 2) thoả mãn Cách 2: Đặt x + y = a, xy = b ta có x, y ẻ Z ị a, b ẻ Z phương trình 2x2 – (2y-1) x + 2y2 + y – 10 = 0 Û 2a2 – 4b + a – 10 = 0 Û 4a2 – 8b + 2a – 20 = 0 Û (a+ 1)2 + 3a2 – 8b – 21 = 0 Û (a+ 1)2 + 3a2 = 8b + 21 lại có (x+ y)2³ 4 xy ị a2 ³ 4b ị 8b + 21 Ê 2a2 + 21 ị (a+ 1)2 + 3a2 Ê 2a2 + 21 ị (a+ 1)2 Ê 21 mà (a+ 1)2 là số chính phương ị (a+ 1)2 ẻ {1, 4, 9, 16} ị a ẻ {0, 1, 2, 3} Với a = 0 ị 12 + 3. 0 = 8b + 21 ị 8b = 20 loại Với a = 1 ị (1+1)2 + 3.12 = 8b + 21 ị 8b = -14 loại Với a = 2 ị (1+ 2)2 + 3.22 = 8b + 21 ị 8b = 0 ị b = 0 Với a = 3 ị (1+ 3)2 + 3.32 = 8b + 21 ị 8b = 22 loại Vậy được a = 2, b = 0 ị xy = 0 x + y = 2 ị (x, y ) = (0, 2); (2, 0) thoả mãn Bài 6 :Tìm tất cả các nghiệm nguyên dương x, y sao cho x2 + 4x – y2 = 1 Hướng dẫn: Cách 1: Ta có x2 + 4x – y2 = 1 Û (x + 2)2 - y2 = 5 Û (x + 2+ y)(x+ 2-y) = 5 mà x, y nguyên dương ị (x + 2+ y) > (x+ 2-y) ị x+ 2 + y = 5 ị x = 1, y = 2 x + 2 – y = 1 Vậy nghiệm của phương trình là x = 1, y = 2 Cách 2: Ta có x2 + 4 x – y2 = 1 Û x2 + 4 x – (y2 + 1) = 0 = 4 + y2 + 1 ị x = Để phương trình có nghiệm thì là số chính phương ị 4 + y2 + 1 = k2 Û (k- y) (k+ y) = 5 ị y = 2 thay vào phương trình tìm được x = 1 Vậy nghiệm nguyên dương của phương trình là x = 1; y = 2 Bài 7: Hai đội cờ thi đấu với nhau mỗi đấu thủ của đội này phải đấu 1 ván với mỗi đấu thủ của đội kia. Biết rằng tổng số ván cờ đã đấu bằng 4 lần tổng số đấu thủ của hai đội và biết rằng số đấu thủ của ít nhất trong 2 đội là số lẻ hỏi mỗi đội có bao nhiêu đấu thủ. Hướng dẫn: Gọi x, y lần lượt là số đấu thủ của đội 1 và đội 2 (x, y nguyên dương ) Theo bài ra ta có xy = 4 (x + y) Đây là phương trình nghiệm nguyên ta có thể giải bằng các cách sau Cách 1: Có xy = 4(x + y) Û xy – 4x – 4y + 16 = 16 Û (x-4) (y - 4) = 16 mà 16 = 1.16 = 2.8 = 4.4 lại có ít nhất 1 đội có số đấu thủ lẻ ị x – 4 = 1 Û x = 5 hoặc x = 20 y-4 = 16 y = 20 y = 5 Cách 2: Ta thấy x, y bình đẳng.Không mất tính tổng quát ta giả sử xÊ y Ta có x, y nguyên dương xy = 4 (x + y) Û + = 1 lại có ³ Û + Ê Û Ê 1 ị x Ê 8 ị x= 5, 6, 7, 8 Mà Ê 1 ị x > 4 Thử trực tiếp ta được x = 5, y = 20 (thoả mãn) Vậy 1 đội có 5 đấu thủ còn đội kia có 20 đấu thủ Bài 8: Tìm năm sinh của Bác Hồ biết rằng năm 1911 khi Bác ra đi tìm đường cứu nước thì tuổi Bác bằng tổng các chữ số của năm Bác sinh cộng thêm 3. Hướng dẫn: Ta thấy nếu Bác Hồ sinh vào thể kỷ 20 thì năm 1911 Bác nhiều nhất là 11 tuổi (1+ 9 + 0 + 0 + 3) loại Suy ra Bác sinh ra ở thế kỷ 19 Gọi năm sinh của Bác là 18 xy (x, y nguyên dương, x, y Ê 9) Theo bài ra ta có 1911 - 18 xy = 1 + 8 + x + y = 3 Û 11x + 2y = 99 ị 2y 11 mà (2, 11) = 1 ị y 11 mà 0Ê y Ê 9 ị y = 0 ị x = 9 Vậy năm sinh của Bác Hồ là 1890 Bài 9: Tìm tất cả các số nguyyên x, y thoả mãn phương trình = Hướng dẫn: Ta có = Û 7 (x+ y) = 3 (x2 – xy + y2) Đặt x + y = p , x – y = q ị p, q nguyên ị x = ; y = thay vào phương trình có dạng 28 p = 3 (q2 + 3 q2) ị p > 0 và p 3 đặt p = 3k (k ẻZ) ị 28k = 3(3k2+ q2) ị k 3 và k có dạng 3m (mẻ Z+) ị 28 m = 27m2 + q ị m( 28 – 27m) = q2 ³ 0 ị m = 0 hoặc m = 1 Với m = 0 ị k = 0 ị q = 0 ị x = y = 0 (loại) Với m = 1 thì k = 3; p = 9 ị 28 = 27 + q2 ị q = ± 1 Khi p = 9, q = 1 thì x = 5, y= 4 khi p = 9, q = 1- thì x = 4, y= 5 Vậy nghiệm của phương trình là (x, y) = (4, 5); (5, 4) Bài 10: Hãy dựng một tam giác vuông có số đo 3 cạnh là a, b, c là những số nguyên và có cạnh đo được 7 đơn vị Hướng dẫn: Giả sử cạnh đo được 7 đơn vị là cạnh huyền (a = 7) ị b2 + c2 = 72 ị b2 + c2 7 ị b 7; c 7 (vì số chính phương chia hết cho 7 dư 0, 1, 4, 2) lại có 0<b, c< 7 loại ị Cạnh đo được là cạnh góc vuông giả sử b = 7 Ta có a2 – c2 = 49 Û (a+c)(a-c) = 49 ị a+ c = 49 ị a = 25 Vậy tam giác cần dựng có số đo 3 cạnh a – c = 1 c = 24 là 7, 25, 24 Thực nghiệm sư phạm Sử dụng tính chất nghiệm của phương trình bậc 2 để giải phương trình nghiệm nguyên. I-Mục đích, yêu cầu: 1) Thông qua việc giải các bài tập hệ thống và khắc sâu thêm các kiến thức cơ bản về phương trình bậc 2, nghiệm của phương trình bậc hai. 2) Củng cố kiến thức về số chính phương, phép chia hết, phép chia có dư 3) Phát huy trí lực của học sinh trong dạy toán II- Đồ dùng dạy học: Phiếu học tập, máy chiếu giấy trong hoặc bảng phụ III-Các hoạt động trong giờ: Hoạt động của thầy Hoạt động của trò Hoạt động 1 Kiểm tra bài cũ Giáo viên nêu câu hỏi kiểm tra: ?1. Viết công thức nghiệm tổng quát của phương trình bậc 2 a x2 + bx + c = 0 (a ạ 0)? ?2. Sắp xếp phương trình bậc hai sau theo ẩn x; theo ẩn y 3x2 + y2 + 4xy + 4x + 2y + 5 = 0 ?3.Nêu hệ quả của định lý Viet về phương trình bậc hai Giáo viên nhận xét, đánh giá . Ba em học sinh lên bảng trình bày. HS1: Phương trình a x2 + bx + c = 0 = b2 – 4 ac Nếu < 0 phương trình vô nghiệm Nếu = 0 phương trình có 1 nghiệm kép x = Nếu > 0 phương trình có 2 nghiệm phân biệt x1, 2 = HS2: - Đối với ẩn y: y2 + (4x + 2)y + 3x2 + 4x + 5 = 0 - Đối với ẩn x: 3x2 + ( 4y +4 )x + 3x2 + 4x + 5 = 0 HS3: Nếu phương trình a x2 + bx + c = 0 (a ạ 0 ) có hai nghiệm x1 và x2 thì : Học sinh đối chiếu kết quả với bài của mình, nhận xét Hoạt động 2: Các ví dụ Giáo viên đặt vấn đề: Giải phương trình nghiệm nguyên 3x2 + y2 + 4xy + 4x + 2y + 5 = 0 (1) Gợi ý: - Viết phương trình (1) thành phương trình bậc 2 ẩn y rồi tính ? - Nếu pt bậc 2 có nghiệm thì nghiệm được tính bằng công thức nào? - Do x, y nguyên có nhận xét gì ? - Viết số 4 dưới dạng tích hai số nguyên? - Em có nhận xét gì về x – k và x + k - Thay x và k vào (1) tìm y? *Em hãy thực hiện tương tự với ẩn y? Đã vận dụng kiến thức nào để giải phương trình đã cho. Yêu cầu HS kiểm tra các bước giải Qua ví dụ trên em hãy nêu lại phương pháp giải? ( giáo viên đưa lên màn hình tóm tắt theo 6 bước ) Bước 1: Viết phương trình bậc hai theo ẩn x Bước 2: Tính ị x1, 2 = Bước 3: Đặt = k2 Bước 4: Tìm y và k Bước 5: Thay y và k vào phương trình để tìm x Bước 6: Trả lời Học sinh nghe và ghi chép HS: Ví dụ 1: Giải pt nghiệm nguyên 3x2 + y2 + 4xy + 4x + 2y + 5 = 0 (1) HS: Û y2 + (4x + 2)y + 3x2 + 4x + 5 = 0 = x2 – 4 y1,2 = -(2x + 1) ± (*) Do x, y nguyên nguyên ị là số chính phương . Đặt = k2 ị x2 – 4 = k2 Û (x- k)(x+ k) = 4 Ta có 4 = 1.4 = 2.2 = (-1).(-4) = (-2). (-2) x – k; x + k cùng chẵn ị x – k = x + k = ± 2 ị k = 0, x = ± 2 thay vào (1) tìm y . Vậy nghiệm của phương trình:(x, y) = (2, -5);(-2, 3) HS: Phương trình (1) tương đương với: 3x2 + ( 4y +4 )x + 3x2 + 4x + 5 = 0 = y2 + 2y – 11 Do x, y nguyên nguyên ị là số chính phương . Đặt = k2 ị (y +1- k)( y + 1 + k) = 12 Mà y +1- k và y + 1 +k cùng chẵn 12 = 2.6 = ( -2). (-6) hoặc y = 3 hoặc y = - 5 . Thay vào (1) Vậy nghiệm của phương trình: (x, y)= (2, -5); (-2, 3) HS: Học sinh suy nghĩ, trả lời Ví dụ 2: Giải pt nghiệm nguyên x2 –(y + 5)x + 5y + 2 = 0 -yêu cầu học sinh nêu lại phương pháp giải như ví dụ 1? -Ngoài cách giải theo ví dụ 1 còn cách nào khác không? -Giả sử phương trình có hai nghiệm x1 và x2 theo định lí Viet ta có điều gì? - Tìm biểu thức liên hệ giữa x1 và x2 -Phân tích số 2 thành tích của hai số nguyên. -Tìm x1 và x2 sau đó tìm tổng của chúng -Trả lời bài toán trên Hãy nêu lại các bước làm Bước 1: - Viết hệ quả định lý Viet. Bước 2: Tìm biểu thức liên hệ gữa x1 và x2 Bước 3: Tìm x1 và x2 sau đó tìm y Bước 4: Trả lời bài toán Học sinh nghe và ghi chép Học sinh trả lời miệng Học sinh suy nghĩ trả lời. HS: Gọi x1 và x2 là nghiệm của phương trình x2 -(y + 5)x + 5y + 2 = 0 Theo định lý Viet: Ta có: 5x1 + 5x2 – x1x2 = 23 hay ( x1 – 5)( x2 – 5) = 2 Nên: hoặc ị x1 + x2 = 13 hoặc x1 + x2 = 7 ị y = 8 hoặc y = 2 Vậy (x, y) = (7,8); (6,8); (4, 2); (3, 2) là nghiệm của phương trình. HS: Học sinh trả lời miệng Hoạt động 3: Luyện tập Đối với giải nghiệm nguyên của phương trình bậc 2 gồm những phương pháp nào? Giáo đưa đề bài lên màn hình: Bài 1: Tìm nghiệm nguyên của phương trình sau x2 – 3 xy + 2y2 + 6 = 0 (2) Gọi học sinh lên bảng trình bày Tìm nghiệm cuả từng hệ(I,II,III,IV) thay vào phương trình (2) tìm x Phương pháp1: Vận dụng công thức nghiệm của phương trình bậc 2 Phương pháp2:Dùng hệ quả của định lý Viet Bài 1: Tìm nghiệm nguyên của phương trình sau x2 – 3 xy + 2y2 + 6 = 0 (2) Giải: Tính = y2 – 24 ị là số chính phương. Đặt y2 – 24 = k ị (y-k)(y+ k) = 24 lại có y – k; y + k cùng tính chẵn lẻ (I) Ngiệm (x,y)= ( 8;5) ; (7;5) (II) Ngiệm (x,y)= ( -7;-5) ; (-8;-5) (III) Ngiệm (x,y)= ( 8;7) ; (13;7) (IV) Ngiệm (x,y)= ( -8;-7) ; (-13;-7) Vậy phương trình có nghiệm (x,y)= ( 8;5) ; (7;5) ; ( -7;-5) (-8;-5);( 8;7) ; (13;7) ( -8;-7) ; (-13;-7) Hoạt động 4 Kiểm tra đánh giá GV phát phiếu học tập yêu cầu HS giải sau đó GV thu phiếu nhận xét Bài 1:Tìm nghiệm nguyên của phương trình a, x2 – 4x- y2 = 1 b, 2x2 + 2y2 – 2xy + y + x = 10 Bài 2: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : 5x + 7y = 56 Hoạt động 5:Hướng dẫn về nhà Xem lại vở ghi. 1.Giải phương trình nghiệm nguyên sau: x2 + y2 = x + y + 8 2. Tìm giá trị nguyên của m để 2 phương trình sau có ít nhất 1 nghiệm chung 2x2 + (3m - 1)x – 3 = 0 (1) 6x2 – (2m – 3) x – 1 = 0 (2) D. Kết quả thực hiện. 1) Kết quả chung Sau khi áp dụng đề tài vào giảng dạy đa số học sinh không những nắm vững cách giải phương trình nghiệm nguyên mà còn vận dụng linh hoạt trong các dạng toán khác. 2) kết quả cụ thể Kiểm tra 10 học sinh lớp 9 theo các đợt khác nhau dưới dạng phiếu học tậpthu được kết quả sau: Đề bài Bài 1:Tìm nghiệm nguyên của phương trình a, x2 – 4x- y2 = 1 b, 2x2 + 2y2 – 2xy + y + x = 10 Bài 2: Tìm nghiệm nguyên của phương trình : 5x + 7y = 56 Dưới điểm 5 Điểm 5 - 7 Điểm 8 - 10 Điểm 5 - 10 SL % SL % SL % SL % 1 20 4 40 5 40 8 90 C – Kết luận Đề tài này đã nhận được thử nghiệm qua nhiều năm bồi dưỡng học sinh giỏi tôi thấy học sinh nắm được bài và rất hứng thú học tập. Tôi nghĩ rằng tôi cần phải cố gắng đọc thêm tài liệu, học hỏi thầy cô và các bạn đồng nghiệp để tiếp tục xây dựng đề tài ngày càng phong phú hơn. Phương pháp giải phương trình nghiệm nguyên là phương pháp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều bài toán dạng toán. Song vì thời gian eo hẹp nên đề tài này không thể tránh được những sai sót. Hải Dương, ngày 05 tháng 6 năm 2006 Người thực hiện Xác nhận của trường THCS Trường Thành ................................................................................................................ ................................................................................................................ Lê Văn Trung ................................................................................................................ ................................................................................................................ Tài liệu tham khảo STT Tài liệu Tên tác giả 1 Chuyên đề bồi dưỡng số học Nguyễn Vũ Thanh 2 400 bài toán số học chọn lọc Vũ Dương Thuỵ Trương Công Thành Nguyễn Ngọc Đạm 3 Tìm hiểu phương trình đại số Vũ Hoàng Lâm Nguyễn Đễ 4 351 bài toán số học chọn lọc Nguyễn Đức Tấn Đặng Anh Tuấn Trần Chí Hiếu 5 Một số tạp chí toán học
File đính kèm:
- P_T ngiem nguyen_Le Trung.doc
- P_T ngiem nguyen2.doc