
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Toán học là ngành khoa học nghiên cứu trừu tượng về các con số, về cấu trúc
tập hợp, về không gian và đặc biệt về các phép biến đổi. Ngày nay, toán học không chỉ
đơn thuần là công cụ của các ngành khoa học cơ bản, mà với những thành tựu vĩ đại
của mình, đã có thể ứng dụng rộng rãi vào đời sống thực tiễn thông qua việc giải các
bài toán cụ thể như bài toán thương mại, bài toán kiến trúc, các bài toán thiên văn...
Hình học là một bộ phận quan trọng của toán học nghiên cứu về hình dạng, kích
thước, vị trí tương đối của các hình, hình khối và các tính chất của các không gian. Từ
lâu, hình học là môn học quan trọng bậc nhất ở bậc học trung học, có tiềm năng to lớn
trong việc khai thác và phát triển năng lực trí tuệ, rèn luyện các thao tác và phẩm chất
tư duy toán học cho người học nói chung và người làm toán nói riêng. Trong bộ môn
hình học, ta đặc biệt quan tâm đến các phép biến đổi hình học. Cụ thể trong chương
trình Trung học Phổ thông (THPT), một số phép biến hình đã được đưa vào giảng dạy
như phép tịnh tiến, phép đối xứng tâm, đối xứng trục, phép vị tự, phép đồng dạng…
Ta thấy rằng các phép biến hình trên đều có tính chất chung hoặc bảo toàn khoảng
cách, hoặc bảo toàn tỉ số khoảng cách. Đặc biệt hơn cả, ta có phép nghịch đảo là phép
biến hình chỉ bảo toàn góc giữa hai hình mà vẫn đảm bảo được một số tính chất quan
trọng cho việc nghiên cứu nhưng lại không được đưa vào dạy học rộng rãi ở chương
trình THPT. Các bài toán sử dụng phép nghịch đảo để giải hầu hết là bài toán hay, bài
toán khó và có cả những bài toán là kinh điển nằm trong các tuyển tập đề thi học sinh
giỏi quốc gia, quốc tế. Việc sử dụng phép nghịch đảo để giải các bài toán hình học là
rất cần thiết, vì nếu không sử dụng phép nghịch đảo, việc giải bài toán trở nên rất khó
khăn và có thể là không giải được. Không những thế, phép nghịch đảo còn là một công
cụ quan trọng trong hình học, có tiềm năng to lớn trong việc phát triển tư duy người
học toán, phép triển tư duy biến hình; là công cụ hữu ích để phát triển những bài toán,
dạng toán có sẵn trở nên xúc tích và đẹp đẽ hơn.
Nhận thấy được tầm quan trọng của việc hiểu và sử dụng phép nghịch đảo trong
dạy học và giải toán hình học, cùng mong muốn tiếp cận nhiều hơn với nghiên cứu
khoa học, với sự định hướng của thầy giáo, Thạc sĩ Trần Anh Dũng, tôi quyết định
chọn đề tài "Phép nghịch đảo và ứng dụng giải các bài toán quỹ tích, dựng hình" để
làm khóa luận tốt nghiệp của mình. Với đề tài nghiên cứu này, tôi sẽ giới thiệu lại
những kiến thức khái quát, những tính chất cơ bản nhất về phép nghịch đảo trong mặt
phẳng; từ đó, tôi sẽ sử dụng phép nghịch đảo để giải các bài toán quỹ tích, các bài toán
dựng hình; nhằm mục đích cung cấp thêm nguồn tư liệu cho bạn đọc nói chung, sinh
viên trường Đại học Quảng Nam nói riêng có thể hiểu hơn về phép nghịch đảo, thấy
được vẻ đẹp của phép nghịch đảo nói riêng và hình học nói chung.
2. Mục tiêu của đề tài
Trên cơ sở nghiên cứu đề tài, tôi muốn giới thiệu đến người đọc phép nghịch
đảo và những tính chất cơ bản của phép nghịch đảo. Từ đó, có thể ứng dụng vào việc
giải các bài toán quỹ tích và dựng hình.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Phép nghịch đảo.
- Các bài toán quỹ tích và dựng hình được giải bằng việc ứng dụng phép nghịch
đảo.