Bài 2. Công thức lượng giác

Bài \(2\). Công thức lượng giác trang \(17\) SGK Toán lớp \(11\) tập \(1\) Kết nối tri thức với cuộc sống. Các em cùng Bumbii giải các bài tập sau:

Bài \(1.7\). Sử dụng \(15^o = 45^o \ – \ 30^o\), hãy tính các giá trị lượng giác của góc \(15^o\).

Trả lời:

\(\cos{15^o} = \cos{(45^o \ – \ 30^o)}\)

\(= \cos{45^o} \cos{30^o} + \sin{45^o} \sin{30^o}\)

\(= \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}. \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2} + \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}. \displaystyle \frac{1}{2}\)

\(= \displaystyle \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}\)

\(\sin{15^o} = \sin{(45^o \ – \ 30^o)}\)

\(= \sin{45^o} \cos{30^o} \ – \ \cos{45^o} \sin{30^o}\)

\(= \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}. \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2} \ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2}. \displaystyle \frac{1}{2}\)

\(= \displaystyle \frac{\sqrt{6} \ – \ \sqrt{2}}{4}\)

\(\tan{15^o} = \tan{(45^o \ – \ 30^o)}\)

\(= \displaystyle \frac{\tan{45^o} \ – \ \tan{30^o}}{1 \ – \ \tan{45^o}. \tan{30^o}}\)

\(= \displaystyle \frac{1 \ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{3}}{1 + \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{3}} = 2 \ – \ \sqrt{3}\)

\(\cot{15^o} = \displaystyle \frac{1}{\tan{15^o}} = \displaystyle \frac{1}{2 \ – \ \sqrt{3}}\)

\(\)

Bài \(1.8\). Tính:
\(a)\) \(\cos{\left(\alpha + \displaystyle \frac{\pi}{6}\right)}\), biết \(\sin{\alpha} = \displaystyle \frac{1}{\sqrt{3}}\) và \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi\);
\(b)\) \(\tan{\left(\alpha \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{4}\right)}\), biết \(\cos{\alpha} = \ – \ \displaystyle \frac{1}{3}\) và \(\pi < \alpha < \displaystyle \frac{3\pi}{2}\).

Trả lời:

\(a)\) Vì \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi\) nên \(\cos{\alpha} < 0,\)

Ta có: \(\sin^2{\alpha} + \cos^2{\alpha} = 1\) suy ra \(\cos{\alpha} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \sin^2{\alpha}}\)

\(= \ – \ \sqrt{1 \ – \ \displaystyle \frac{1}{3}} = \ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{6}}{3}\)

\(\Rightarrow \cos{\left(\alpha + \displaystyle \frac{\pi}{6}\right)} = \cos{\alpha} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{6}} \ – \ \sin{\alpha} \sin{\displaystyle \frac{\pi}{6}}\)

\(= \ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{6}}{3}. \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2} \ – \ \displaystyle \frac{1}{\sqrt{3}}. \displaystyle \frac{1}{2}\)

\(= \displaystyle \frac{\ – \ \sqrt{3} \ – \ 3\sqrt{2}}{6}\)

\(b)\) Vì \(\pi < \alpha < \displaystyle \frac{3\pi}{2}\) nên \(\sin{\alpha} < 0\)

Ta có: \(\sin{\alpha} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \cos^2{\alpha}} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \displaystyle \frac{1}{9}} = \ – \ \displaystyle \frac{2\sqrt{2}}{3}\)

\(\Rightarrow \tan{\alpha} = \displaystyle \frac{\sin{\alpha}}{\cos{\alpha}} = 2\sqrt{2}\)

Suy ra:

\(\tan{\left(\alpha \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{4}\right)} = \displaystyle \frac{\tan{\alpha} \ – \ \tan{\displaystyle \frac{\pi}{4}}}{1 + \tan{\alpha} \tan{\displaystyle \frac{\pi}{4}}}\)

\(= \displaystyle \frac{\ – \ \displaystyle \frac{2\sqrt{2}}{3} \ – \ 1}{1 \ – \ \displaystyle \frac{2\sqrt{2}}{3}} = \ – \ 17 + 12 \sqrt{2}\)

\(\)

Bài \(1.9\). Tính \(\sin{2\alpha}, \cos{2\alpha}, \tan{2\alpha}\), biết:
\(a)\) \(\sin{\alpha} = \displaystyle \frac{1}{3}\) và \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi\).
\(b)\) \(\sin{\alpha} + \cos{\alpha} = \displaystyle \frac{1}{2}\) và \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \displaystyle \frac{3\pi}{4}\).

Trả lời:

\(a)\) Vì \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi\) nên \(\cos{\alpha} < 0\)

\(\Rightarrow \cos{\alpha} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \sin^2{\alpha}} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \displaystyle \frac{1}{9}} = \ – \ \displaystyle \frac{2\sqrt{2}}{3}\)

\(\Rightarrow \tan{\alpha} = \displaystyle \frac{\sin{\alpha}}{\cos{\alpha}} = \ – \ 2\sqrt{2}\)

\(\sin{2\alpha} = 2\sin{\alpha} \cos{\alpha} = 2. \displaystyle \frac{1}{3}. \left(\ – \ \displaystyle \frac{2\sqrt{2}}{3}\right)\)

\(= \displaystyle \frac{\ – \ 4\sqrt{2}}{9}\)

\(\cos{2\alpha} = \cos^2{\alpha} \ – \ \sin^2{\alpha} = \displaystyle \frac{8}{9} \ – \ \displaystyle \frac{1}{9} = \displaystyle \frac{7}{9}\)

\(\tan{2\alpha} = \displaystyle \frac{2\tan{\alpha}}{1 \ – \ \tan^2{\alpha}} = \displaystyle \frac{2. 2\sqrt{2}}{1 \ – \ (2\sqrt{2})^2}\)

\(= \displaystyle \frac{\ – \ 4\sqrt{2}}{7}\)

\(b)\) Ta có: \(\sin{\alpha} + \cos{\alpha} = \displaystyle \frac{1}{2}\).

\(\Rightarrow (\sin{\alpha} + \cos{\alpha})^2 = \sin^2{\alpha} + \cos^2{\alpha} + 2\sin{\alpha} \cos{\alpha} = \displaystyle \frac{1}{4}\)

\(\Rightarrow \sin{2\alpha} = \displaystyle \frac{\ – \ 3}{4}\)

Vì \(\displaystyle \frac{\pi}{2} < \alpha < \displaystyle \frac{3\pi}{4}\)

\(\Rightarrow \pi < \alpha < \displaystyle \frac{3\pi}{2}\)

\(\Rightarrow \cos{2\alpha} < 0\)

\(\Rightarrow \cos{2\alpha} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \sin^2{2\alpha}} = \ – \ \sqrt{1 \ – \ \displaystyle \frac{9}{16}}\)

\(= \ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{7}}{4}\)

\(\tan{2\alpha} = \displaystyle \frac{\sin{2\alpha}}{\cos{2\alpha}} = \displaystyle \frac{\ – \ \displaystyle \frac{3}{4}}{\ – \ \displaystyle \frac{\sqrt{7}}{4}}\)

\(= \displaystyle \frac{3}{\sqrt{7}}\).

\(\)

Bài \(1.10\). Tính giá trị của các biểu thức sau:
\(a)\) \(A = \displaystyle \frac{\sin{\displaystyle \frac{\pi}{15}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{10}} + \sin{\displaystyle \frac{\pi}{10}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{15}}}{\cos{\displaystyle \frac{2\pi}{15}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{5}} \ – \ \sin{\displaystyle \frac{2\pi}{15}}\sin{\displaystyle \frac{\pi}{5}}}\);
\(b)\) \(B = \sin{\displaystyle \frac{\pi}{32}} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{32}} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{16}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{8}}\).

Trả lời:

\(a)\) \(A = \displaystyle \frac{\sin{\displaystyle \frac{\pi}{15}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{10}} + \sin{\displaystyle \frac{\pi}{10}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{15}}}{\cos{\displaystyle \frac{2\pi}{15}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{5}} \ – \ \sin{\displaystyle \frac{2\pi}{15}}\sin{\displaystyle \frac{\pi}{5}}}\)

\(= \displaystyle \frac{\sin{\left(\displaystyle \frac{\pi}{15} + \displaystyle \frac{\pi}{10}\right)}}{\cos{\left(\displaystyle \frac{2\pi}{15} + \displaystyle \frac{\pi}{5}\right)}} = \displaystyle \frac{\sin{\displaystyle \frac{\pi}{6}}}{\cos{\displaystyle \frac{\pi}{3}}} = 1\).

\(b)\) \(B = \sin{\displaystyle \frac{\pi}{32}} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{32}} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{16}}\cos{\displaystyle \frac{\pi}{8}}\)

\(= \displaystyle \frac{1}{2}\sin{\displaystyle \frac{\pi}{16}}. \cos{\displaystyle \frac{\pi}{16}}. \cos{\displaystyle \frac{\pi}{8}}\)

\(= \displaystyle \frac{1}{4} \sin{\displaystyle \frac{\pi}{8}}. \cos{\displaystyle \frac{\pi}{8}} = \displaystyle \frac{1}{8} \sin{\displaystyle \frac{\pi}{4}}\)

\(= \displaystyle \frac{1}{8}. \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{2} = \displaystyle \frac{\sqrt{2}}{16}\)

\(\)

Bài \(1.11\). Chứng minh đẳng thức sau:
\(\sin{(a + b)} \sin{(a \ – \ b)} = \sin^2{a} \ – \ \sin^2{b} = \cos^2{b} \ – \ \cos^2{a}\).

Trả lời:

Ta có: \(\sin{(a + b)} \sin{(a \ – \ b)} = (\sin{a} \cos{b} + \cos{a} \sin{b}). (\sin{a} \cos{b} \ – \ \cos{b} \sin{a})\)

\(= \sin^2{a} \cos^2{b} \ – \ \cos^2{a} \sin^2{b}\)

\(= \sin^2{a} (1 \ – \ \sin^2{b}) \ – \ (1 \ – \ \sin^2{a}) \sin^2{b}\)

\(= \sin^2{a} \ – \ \sin^2{b} = (1\ – \ \cos^2{a}) \ – \ (1 \ – \ \cos^2{b})\)

\(= \cos^2{b} \ – \ \cos^2{a}\) (đpcm)

\(\)

Bài \(1.12\). Cho tam giác \(ABC\) có \(\widehat{B} = 75^o, \widehat{C} = 45^o\) và \(a = BC = 12\) cm.
\(a)\) Sử dụng công thức \(S = \displaystyle \frac{1}{2} ab\sin{C}\) và định lí sin, hãy chứng minh diện tích của tam giác \(ABC\) cho bởi công thức
\(S = \displaystyle \frac{a^2 \sin{B} \sin{C}}{2 \sin{A}}\).
\(b)\) Sử dụng kết quả ở câu \(a\) và công thức biến đổi tích thành tổng, hãy tính diện tích \(S\) của tam giác \(ABC\).

Trả lời:

\(a)\) Theo định lí sin ta có: \(\displaystyle \frac{a}{\sin{A}} = \displaystyle \frac{b}{\sin{B}}\)

\(\Rightarrow b = \displaystyle \frac{a\sin{B}}{\sin{A}}\)

Sử dụng công thức tính diện tích ta có:

\(S = \displaystyle \frac{1}{2} ab \sin{C} = \displaystyle \frac{1}{2} a. \displaystyle \frac{a\sin{B}}{\sin{A}}. \sin{C}\)

\(= \displaystyle \frac{a^2 \sin{B} \sin{C}}{2 \sin{C}}\) (đpcm)

\(b)\) Ta có: \(\widehat{A} + \widehat{B} + \widehat{C} = 180^o\)

\(\Rightarrow \widehat{A} = 180^o \ – \ (\widehat{B} + \widehat{C}) = 180^o \ – \ (75^o + 45^o) = 60^o\)

Suy ra \(S = \displaystyle \frac{a^2 \sin{B} \sin{C}}{2 \sin{A}} = \displaystyle \frac{12^2. sin75^o. \sin45^o}{2 \sin60^o}\)

\(= \displaystyle \frac{144. \frac{1}{2}. \cos{(30^o \ – \ 90^o)}}{2\sin60^o}\)

\(= 36 + 12\sqrt{3} (cm^2)\)

\(\)

Bài \(1.13\). Trong vật lý, phương trình tổng quát của một vật dao động điều hòa cho bởi phương trình \(x(t) = A\cos{(\omega t + \varphi)}\), tỏng đó \(t\) là thời điểm (tính bằng giây), \(x(t)\) là li độ của vật tại thời điểm \(t\), \(A\) là biên độ dao động (\(A > 0\)) và \(\varphi \in [\ – \ \pi; \pi]\) là pha ban đầu của dao động.
Xét hai dao động điều hòa có phương trình:
\(x_1(t) = 2\cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t + \displaystyle \frac{\pi}{6}\right)}\) cm;
\(x_2(t) = 2\cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{3}\right)}\) cm.
Tìm dao động tổng hợp \(x(t) = x_1(t) + x_2(t)\) và sử dụng công thức biến đổi tổng thành tích để tìm biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp này.

Trả lời:

Ta có: \(x(t) = x_1(t) + x_2(t) = 2\cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t + \displaystyle \frac{\pi}{6}\right)} + 2\cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{3}\right)}\)

\(= 2\left[2\cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{12}\right)} \cos{\displaystyle \frac{\pi}{4}}\right]\)

\(= 2\sqrt{2} \cos{\left(\displaystyle \frac{\pi}{3}t \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{12}\right)}\)

Vậy biên độ \(A = 2\sqrt{2}\), pha ban đầu là \(\varphi = \ – \ \displaystyle \frac{\pi}{12}\)

\(\)

Bài 2. Công thức lượng giác Bài 2. Công thức lượng giác Bài 2. Công thức lượng giác

Xem bài giải trước: Bài 1 – Giá trị lượng giác của góc lượng giác
Xem bài giải tiếp theo: Bài 3 – Hàm số lượng giác
Xem các bài giải khác:
Giải bài tập SGK Toán Lớp 11 Kết nối tri thức với cuộc sống

Thông tin liên hệ & mạng xã hội:
Website: https://bumbii.com/
Facebook: https://www.facebook.com/bumbiiapp
Pinterest: https://www.pinterest.com/bumbiitech

0 0 đánh giá
Article Rating
Theo dõi
Thông báo của
guest

0 Bình luận
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
0
Cùng chia sẻ bình luận của bạn nào!x