Cộng đồng chia sẻ tri thức Doc24.vn

§3. Công thức lượng giác

Lý thuyết
Mục lục
* * * * *

Bài 1 (GSK trang 153)

Tính :

a) \(\cos225^0;\sin240^0;\cot\left(-15^0\right);\tan75^0\)

b) \(\sin\dfrac{7\pi}{15};\cos\left(-\dfrac{\pi}{12}\right);\tan\dfrac{13\pi}{12}\)

 

Hướng dẫn giải

a)

\(\cos225^0=\cos\left(180^0+45^0\right)=-\cos45^0=-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)

\(\sin240^0=\sin\left(180^0+60^0\right)=-\sin60^0=-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\)

\(\cos\left(-15^0\right)=-\cot15^0=-\tan75^0=-\tan\left(30^0+45^0\right)\)

\(=\dfrac{-\tan30^0-\tan45^0}{1-\tan30^0\tan45^0}=\dfrac{-\dfrac{1}{\sqrt{3}}-1}{1-\dfrac{1}{\sqrt{3}}}=-\dfrac{\sqrt{3}+1}{\sqrt{3}-1}\)

\(=-\dfrac{\left(\sqrt{3}+1\right)^2}{2}=-2-\sqrt{3}\)

\(\tan75^0=\cot15^0=2+\sqrt{3}\)

b)

\(\sin\dfrac{7\pi}{12}=\sin\left(\dfrac{\pi}{3}+\dfrac{\pi}{4}\right)=\sin\dfrac{\pi}{3}\cos\dfrac{\pi}{4}+\cos\dfrac{\pi}{3}\sin\dfrac{\pi}{4}\)

\(=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}\right)=\dfrac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{4}\)

\(\cos\left(-\dfrac{\pi}{12}\right)=\cos\left(\dfrac{\pi}{4}-\dfrac{\pi}{3}\right)=\cos\dfrac{\pi}{4}\cos\dfrac{\pi}{3}+\sin\dfrac{\pi}{3}\sin\dfrac{\pi}{4}\)

\(=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}\right)=0,9659\dfrac{\sqrt{2}}{2}\left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}\right)=0,9659\)

\(\tan\dfrac{13\pi}{12}=\tan\left(\pi+\dfrac{\pi}{12}\right)=\tan\dfrac{\pi}{12}=\tan\left(\dfrac{\pi}{3}-\dfrac{\pi}{4}\right)\)

\(=\dfrac{\tan\dfrac{\pi}{3}-\tan\dfrac{\pi}{4}}{1+\tan\dfrac{\pi}{3}\tan\dfrac{\pi}{4}}=\dfrac{\sqrt{3}-1}{1+\sqrt{3}}=2-\sqrt{3}\)

Bài 2 (GSK trang 154)

Tính :

a) \(\cos\left(\alpha+\dfrac{\pi}{3}\right)\), biết \(\sin\alpha=\dfrac{1}{\sqrt{3}}\) và \(0< \alpha< \dfrac{\pi}{2}\)

b) \(\tan\left(\alpha-\dfrac{\pi}{4}\right)\), biết \(\cos\alpha=-\dfrac{1}{3}\) và \(\dfrac{\pi}{2}< \alpha< \pi\)
c) \(\cos\left(a+b\right);\sin\left(a-b\right)\), biết

                                                 \(\sin a=\dfrac{4}{5};0^0< a< 90^0\) và \(\sin b=\dfrac{2}{3};90^0< b< 180^0\)

Hướng dẫn giải

undefined

Bài 3 (GSK trang 154)

Rút gọn các biểu thức :

a) \(\sin\left(a+b\right)+\sin\left(\dfrac{\pi}{2}-a\right)\sin\left(-b\right)\)

b) \(\cos\left(\dfrac{\pi}{4}+a\right)\cos\left(\dfrac{\pi}{4}-a\right)+\dfrac{1}{2}\sin^2a\)

c) \(\cos\left(\dfrac{\pi}{2}-a\right)\sin\left(\dfrac{\pi}{2}-b\right)-\sin\left(a-b\right)\)

Hướng dẫn giải

Giải bài 3 trang 154 SGK Đại Số 10 | Giải toán lớp 10

Bài 4 (GSK trang 154)

Chứng minh đẳng thức :

a) \(\dfrac{\cos\left(a-b\right)}{\cos\left(a+b\right)}=\dfrac{\cot a.\cot b+1}{\cot a.\cot b-1}\)

b) \(\sin\left(a+b\right)\sin\left(a-b\right)=\sin^2a-\sin^2b=\cos^2b-\cos^2a\)

c) \(\cos\left(a+b\right)\cos\left(a-b\right)=\cos^2a-\sin^2b=\cos^2b-\sin^2a\)

Hướng dẫn giải

Giải bài 4 trang 154 SGK Đại Số 10 | Giải toán lớp 10

Giải bài 4 trang 154 SGK Đại Số 10 | Giải toán lớp 10

Bài 5 (GSK trang 154)

Tính \(\sin2a;\cos2a;\tan2a\) biết :

a) \(\sin a=-0,6\) và \(\pi< a< \dfrac{3\pi}{2}\)

b) \(\cos a=-\dfrac{5}{13}\) và \(\dfrac{\pi}{2}< a< \pi\)

c) \(\sin a+\cos a=\dfrac{1}{2}\) và \(\dfrac{\pi}{2}< a< \dfrac{3\pi}{4}\)

Hướng dẫn giải

undefined

Bài 6 (GSK trang 154)

Cho \(\sin2a=-\dfrac{5}{9}\) và \(\dfrac{\pi}{2}< a< \pi\)

Tính \(\sin a\) và \(\cos a\)

Hướng dẫn giải

\(\dfrac{\pi}{2}< a< \pi\) => sina > 0, cosa < 0

cos2a = \(\pm\sqrt{1-sin^22a}=\pm\sqrt{1-\left(\dfrac{5}{9}\right)^2}=\pm\dfrac{2\sqrt{14}}{9}\)

Nếu cos2a thì \(\dfrac{2\sqrt{14}}{9}\) thì

sina \(=\sqrt{\dfrac{1-cos2a}{2}}=\sqrt{\dfrac{1-\dfrac{2\sqrt{14}}{9}}{2}}=\dfrac{\sqrt{9-2\sqrt{14}}}{3\sqrt{2}}\)

\(=\dfrac{\sqrt{\left(\sqrt{7}-\sqrt{2}\right)^2}}{3\sqrt{2}}=\dfrac{\sqrt{7}-\sqrt{2}}{3\sqrt{2}}=\dfrac{\sqrt{14}-2}{6}\)

Nếu cos2a \(=-\dfrac{2\sqrt{14}}{9}\)

thì sina \(=\sqrt{\dfrac{1cos2a}{2}}=\sqrt{\dfrac{1+\dfrac{2\sqrt{14}}{9}}{2}}=\dfrac{2\sqrt{14}}{6}\)

cosa \(=-\sqrt{\dfrac{1+cos2a}{2}}=-\sqrt{\dfrac{9-2\sqrt{14}}{18}}=\dfrac{2-\sqrt{14}}{6}\)

Bài 7 (GSK trang 155)

Biến đỏi thành tích các biểu thức sau :

a) \(1-\sin x\)

b) \(1+\sin x\)

c) \(1+2\cos x\)

d) \(1-2\sin x\)

Hướng dẫn giải

a) 1 - sinx = sin - sinx = 2cossin

= 2cossin

a) 1 + sinx = sin + sinx = 2sincos

c) 1 + 2cosx = 2( + cosx) = 2(cos + cosx) = 4coscos

d) 1 - 2sinx = 2( - sinx) = 2(sin - sinx) = 4cossin

Bài 8 (GSK trang 156)

Rút gọn biểu thức :

                \(A=\dfrac{\sin x+\sin3x+\sin5x}{\cos x+\cos3x+\cos5x}\)

Hướng dẫn giải

A =

= tan 3x

Bài 16 (SBT trang 193)

Cho \(\cos\alpha=\dfrac{1}{3}\). Tính \(\sin\left(\alpha+\dfrac{\pi}{6}\right)-\cos\left(\alpha-\dfrac{2\pi}{3}\right)\) ?

Hướng dẫn giải

\(sin\left(\alpha+\dfrac{\pi}{6}\right)-cos\left(\alpha-\dfrac{2\pi}{3}\right)\)
\(=cos\left(\dfrac{\pi}{3}-\alpha\right)-cos\left(\dfrac{2\pi}{3}-\alpha\right)\)
\(=-sin\left(\dfrac{\pi}{2}-\alpha\right)sin\left(-\dfrac{\pi}{6}\right)\)
\(=cos\alpha.sin\dfrac{\pi}{6}\)\(=\dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{6}\).

Bài 17 (SBT trang 193)

Cho \(\sin\alpha=\dfrac{8}{17},\sin\beta=\dfrac{15}{17},\) với \(0< \alpha< \dfrac{\pi}{2};0< \beta< \dfrac{\pi}{2}\)

Chứng minh rằng : 

                            \(\alpha+\beta=\dfrac{\pi}{2}\)

Hướng dẫn giải

Có:
\(\left\{{}\begin{matrix}sin^2\alpha+cos^2\alpha=1\\sin\alpha=\dfrac{8}{17}\\0< \alpha< \dfrac{\pi}{2}\end{matrix}\right.\)\(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}cos^2\alpha=1-\left(\dfrac{8}{17}\right)^2\\sin\alpha=\dfrac{8}{17}\\cos\alpha,sin\alpha>0\end{matrix}\right.\)
\(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}cos\alpha=\dfrac{15}{17}\\sin\alpha=\dfrac{8}{17}\end{matrix}\right.\).
Tương tự: \(\left\{{}\begin{matrix}sin\beta=\dfrac{15}{17}\\cos\beta=\dfrac{8}{17}\end{matrix}\right.\).
Có:\(sin\left(\alpha+\beta\right)=sin\alpha cos\beta+cos\alpha sin\beta\)\(=\left(\dfrac{8}{17}\right)^2+\left(\dfrac{15}{17}\right)^2=1\)\(0< \alpha< \dfrac{\pi}{2};0< \beta< \dfrac{\pi}{2}\) nên: \(\alpha+\beta=\dfrac{\pi}{2}\).
Cách lập luận khác: \(sin\alpha=cos\beta\)\(0< \alpha< \dfrac{\pi}{2};0< \beta< \dfrac{\pi}{2}\) nên: \(\alpha+\beta=\dfrac{\pi}{2}\).

Bài 18 (SBT trang 193)

Không dùng bảng số và máy tính, chứng minh rằng :

a) \(\sin20^0+2\sin40^0-\sin100^0=\sin40^0\)

b) \(\dfrac{\sin\left(45^0+\alpha\right)-\cos\left(45^0+\alpha\right)}{\sin\left(45^0+\alpha\right)+\cos\left(45^0+\alpha\right)}=\tan\alpha\)

c) \(\dfrac{3\cot^215^0-1}{3-\cot^215^0}=-\cot15^0\)

d) \(\sin200^0\sin310^0+\cos340^0\cos50^0=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\)

Hướng dẫn giải

a) \(sin20^o+2sin40^o-sin100^o=sin20^o-sin100^o+2sin40^o\)
\(=2cos60^osin\left(-40^o\right)+2sin40^o\)\(=-2cos60^osin40^o+2sin40^o\)
\(=2sin40^o\left(-cos60^o+1\right)=2sin40^o.\left(-\dfrac{1}{2}+1\right)=sin40^o\)(đpcm).

Bài 19 (SBT trang 194)

Chứng minh rằng các biểu thức sau là những hằng số không phụ thuộc \(\alpha,\beta\) :

a) \(\sin6\alpha\cot3\alpha-\cos6\alpha\)

b) \(\left[\tan\left(90^0-\alpha\right)-\cot\left(90^0+\alpha\right)\right]^2-\left[\cot\left(180^0+\alpha\right)+\cot\left(270^0+\alpha\right)\right]^2\)

c) \(\left(\tan\alpha-\tan\beta\right)\cot\left(\alpha-\beta\right)-\tan\alpha\tan\beta\)

d) \(\left(\cot\dfrac{\alpha}{3}-\tan\dfrac{\alpha}{3}\right)\tan\dfrac{2\alpha}{3}\)

Hướng dẫn giải

a) \(sin6\alpha cot3\alpha cos6\alpha=2.sin3\alpha.cos3\alpha\dfrac{cos3\alpha}{sin3\alpha}-cos6\alpha\)
\(=2cos^23\alpha-\left(2cos^23\alpha-1\right)=1\) (Không phụ thuộc vào x).

Bài 20 (SBT trang 194)

Không sử dụng bảng số và máy tính, hãy tính :

a) \(\sin^4\dfrac{\pi}{16}+\sin^4\dfrac{3\pi}{16}+\sin^4\dfrac{5\pi}{16}+\sin^4\dfrac{7\pi}{16}\)

b) \(\cot7,5^0+\tan67,5^0-\tan7,5^0-\cot67,5^0\)

Hướng dẫn giải

a)\(sin^4\dfrac{\pi}{16}+sin^4\dfrac{3\pi}{16}+sin^4\dfrac{5\pi}{16}+sin^4\dfrac{7\pi}{16}\)
\(=\left(sin^4\dfrac{\pi}{16}+sin^4\dfrac{7\pi}{16}\right)+\left(sin^4\dfrac{3\pi}{16}+sin^4\dfrac{5\pi}{16}\right)\)
\(=\left(sin^4\dfrac{\pi}{16}+cos^4\dfrac{\pi}{16}\right)+\left(sin^4\dfrac{3\pi}{16}+cos^4\dfrac{3\pi}{16}\right)\)
\(=1-2sin^2\dfrac{\pi}{16}cos^2\dfrac{\pi}{16}+1-2sin^2\dfrac{3\pi}{16}cos^2\dfrac{3\pi}{16}\)
\(=2-\dfrac{1}{2}sin^2\dfrac{\pi}{8}-\dfrac{1}{2}sin^2\dfrac{3\pi}{8}\)
\(=2-\dfrac{1}{2}\left(sin^2\dfrac{\pi}{8}+sin^2\dfrac{3\pi}{8}\right)\)
\(=2-\dfrac{1}{2}\left(sin^2\dfrac{\pi}{8}+cos^2\dfrac{\pi}{8}\right)\)
\(=2-\dfrac{1}{2}=\dfrac{3}{2}\).

Bài 21 (SBT trang 194)

Rút gọn các biểu thức :

a) \(\dfrac{\sin2\alpha+\sin\alpha}{1+\cos2\alpha+\cos\alpha}\)

b) \(\dfrac{4\sin^2\alpha}{1-\cos^2\dfrac{\alpha}{2}}\)

c) \(\dfrac{1+\cos\alpha-\sin\alpha}{1-\cos\alpha-\sin\alpha}\)

d) \(\dfrac{1+\sin\alpha-2\sin^2\left(45^0-\dfrac{\alpha}{2}\right)}{4\cos\dfrac{\alpha}{2}}\)

Hướng dẫn giải

d) \(\dfrac{1+sin\alpha-2sin^2\left(45^o-\dfrac{\alpha}{2}\right)}{4cos\dfrac{\alpha}{2}}\)\(=\dfrac{\left(1-2sin^2\left(45^o-\dfrac{\alpha}{2}\right)\right)+sin\alpha}{4cos\dfrac{\alpha}{2}}\)\(=\dfrac{cos\left(90^o-\alpha\right)+sin\alpha}{4cos\dfrac{\alpha}{2}}=\dfrac{sin\alpha+sin\alpha}{4cos\dfrac{\alpha}{2}}\)\(=\dfrac{2sin\alpha}{4cos\dfrac{\alpha}{2}}=\dfrac{1}{2sin\dfrac{\alpha}{2}}.\)

Bài 22 (SBT trang 194)

Cho hình thang cân ABCD có đáy nhỏ AB = AD. Biết \(\tan\widehat{BDC}=\dfrac{3}{4}\). Tính các giá trị lượng giác của \(\widehat{BAD}\)

Hướng dẫn giải

Lượng giác

Ta có :

\(\widehat{ABD}=\widehat{ADB}\)

\(\widehat{ABD}=\widehat{BDC}\)

\(\Rightarrow\widehat{BDC}=\widehat{ADB}\)

Suy ra \(\widehat{BAD}=\pi-2\widehat{BDC}\)

Từ đó ta có :

\(\tan\widehat{BAD}=-\tan2\widehat{BDC}=-\dfrac{2\tan\widehat{BDC}}{1-\tan^2\widehat{BDC}}=-\dfrac{2.\dfrac{3}{4}}{1-9\cdot16}=-\dfrac{3}{2}.\dfrac{16}{7}=-\dfrac{24}{7}\)\(\dfrac{\pi}{2}< \widehat{BAD}< \pi\) nên \(\cos\widehat{BAD}< 0\)
Do đó : \(\cos\widehat{BAD}=-\dfrac{1}{\sqrt{1+\tan^2\widehat{BAD}}}=-\dfrac{1}{\sqrt{1+\dfrac{576}{49}}}=-\dfrac{7}{25}\)

\(\sin\widehat{BAD}=\cos\widehat{BAD}\tan\widehat{BAD}=\dfrac{-7}{25}.\dfrac{-24}{7}=\dfrac{24}{25}\)