Giải Toán 10 Bài 5 (Kết nối tri thức): Giá trị lượng giác của một góc từ 0 độ đến 180 độ

Với giải bài tập Toán lớp 10 Bài 5: Giá trị lượng giác của một góc từ 0 độ đến 180 độ sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài 5.

1 12,078 25/09/2024
Tải về


Giải bài tập Toán 10 Bài 5: Giá trị lượng giác của một góc từ 0 độ đến 180 độ

Bài giảng Toán 10 Bài 5: Giá trị lượng giác của một góc từ 0 độ đến 180 độ

Mở đầu

Mở đầu trang 33 Toán 10 Tập 1: Bạn đã biết tỉ số lượng giác của 1 góc nhọn. Đối với góc tù thì sao?

Tài liệu VietJack

Lời giải:

Sau bài học này ta sẽ trả lời được:

Với góc α cho trước, 0o < α < 180o.

Trên nửa đường tròn đơn vị, vẽ điểm M(x0; y0) sao cho xOM^=α.

Bạn đã biết tỉ số lượng giác của 1 góc nhọn. Đối với góc tù thì sao (ảnh 1)

Khi đó: sinα = y0; cosα = x0;

tanα = y0x0 (x0 ≠ 0); cotα = x0y0 (y0 ≠ 0).

1. Gía trị lượng giác của 1 góc

Giải Toán 10 trang 34 Tập 1

HĐ 1 trang 34 Toán 10 Tập 1:

a) Nêu nhận xét về vị trí của điểm M trên nửa đường tròn đơn vị trong mỗi trường hợp sau:

α = 90o;

α < 90o;

α > 90o.

b) Khi 0o < α < 90o, nêu mối quan hệ giữa cos α, sin α với hoành độ và tung độ của điểm M.

Lời giải:

a) Gọi điểm A có tọa độ A(1; 0).

Nêu nhận xét về vị trí của điểm M trên nửa đường tròn đơn vị trong mỗi trường hợp (ảnh 1)

α = 90o hay AOM^=90o. Khi đó, điểm M có tọa độ M(0;1).

Nêu nhận xét về vị trí của điểm M trên nửa đường tròn đơn vị trong mỗi trường hợp (ảnh 1)

α < 90o hay AOM^<90o.

Do đó, điểm M(x0; y0) nằm trên cung tròn AC (không tính điểm C) thỏa mãn 0 < x0 ≤ 1, 0 ≤ y0 < 1.

Nêu nhận xét về vị trí của điểm M trên nửa đường tròn đơn vị trong mỗi trường hợp (ảnh 1)

α > 90o hay AOM^<90o.

Do đó, điểm M(x0; y0) nằm trên cung tròn BC (không tính điểm C) thỏa mãn −1 ≤ x0 < 0, 0 ≤ y0 < 1.

b) Khi 0o < α < 90o

Kẻ MH ^ Ox, MK ^ Oy (H Î Ox, H Î Oy). Khi đó MOH^=α.

Nêu nhận xét về vị trí của điểm M trên nửa đường tròn đơn vị trong mỗi trường hợp (ảnh 1)

Gọi điểm M có tọa độ M(x0; y0).

Xét tứ giác MKOH có:

HOK^=90o (Ox ^ Oy)

MHO^=90o (MH ^ Ox)

MKO^=90o (MK ^ Oy)

Do đó tứ giác MKOH là hình chữ nhật.

Suy ra OH = |x0| = x0; MH = OK = |y0| = y0.

Ta có OM = 1 (bán kính đường tròn đơn vị).

Xét ∆MHO vuông tại H, ta có:

sinα=MHOM=y01=y0

Hay sin α = y0.

Ta lại có: cosα=OHOM=x01=x0.

Hay cos α = x0.

Vậy cos α là hoành độ của điểm M và sin α là tung độ của điểm M.

Giải Toán 10 trang 35 Tập 1

Luyện tập 1 trang 35 Toán 10 Tập 1: Tìm các giá trị lượng giác của góc 120o (H.3.4).

Tìm các giá trị lượng giác của góc 120^o (H.3.4) (ảnh 1)

Lời giải:

Tìm các giá trị lượng giác của góc 120^o (H.3.4) (ảnh 1)

Điểm M nằm trên nửa đường tròn đơn vị sao cho xOM^=120o.

Hai điểm N, P tương ứng là hình chiếu vuông của M lên hai trục Ox, Oy.

Ta có: OM = 1 (bán kính đường tròn đơn vị).

Ta có xOM^+NOM^=180o.

NOM^=180oxOM^=180o120o=60o.

Xét tam giác vuông MON, có:

+ sinMON^=MNOM=MN1=MN

MN=OP=sin60o=32.

+ cosMON^=ONOM=ON1=ON

ON=cos60o=12.

Ta có điểm M nằm bên trái trục Oy (vì xOM^=120o là góc tù).

Suy ra điểm M có tọa độ là M12;  32.

Do đó theo định nghĩa ta có: sin120° = 32, cos120° = 12.

Suy ra

+ tan120o=sin120ocos120o=32:12

=32.(2)=3.

+ cot120o=cos120osin120o=12:32

=12.23=13.

2. Mối quan hệ giữa các giá trị lượng giác của hai góc bù nhau

Giải Toán 10 trang 36 Tập 1

HĐ 2 trang 36 Toán 10 Tập 1: Nêu nhận xét về vị trí của hai điểm M và M’ đối với trục Oy. Từ đó nêu các mối quan hệ giữa sin α và sin (180o – α), giữa cos α và cos (180o – α).

Nêu nhận xét về vị trí của hai điểm M và M’ đối với trục Oy (ảnh 1)

Lời giải:

Hai điểm M và M’ đối xứng với nhau qua trục Oy.

Tọa độ của hai điểm M và M’ là: M(x0; y0), M’(–x0; y0).

Ta có: xOM^=α,  xOM'^=180oα.

Khi đó:

∙ sin α = y0, cos α = x0.

∙ sin (180o – α) = y0, cos (180o – α) = –x0 hay x0 = – cos (180o – α).

Do đó: sin α = sin (180o – α) (= y0), cos α = – cos (180o – α) (= x0).

Vậy sin α = sin (180o – α), cos α = – cos (180o – α).

Luyện tập 2 trang 36 Toán 10 Tập 1: Trong Hình 3.6 hai điểm M, N ứng với hai góc phụ nhau α và 90o – α (xOM^=α,  xON^=90oα). Chứng minh rằng ΔMOP = ΔNOQ. Từ đó nêu mối quan hệ giữa cos α và sin (90o – α).

Trong Hình 3.6 hai điểm M, N ứng với hai góc phụ nhau (ảnh 1)

Lời giải:

Trong Hình 3.6 hai điểm M, N ứng với hai góc phụ nhau (ảnh 1)

Ta có: α=AOM^;  90oα=AON^

Dễ thấy: AON^=  90oα=90oNOB^ α=NOB^.

Xét ∆NOQ và ∆MOP có:

MPO^=NQO^=90o

OM = ON = 1 (bán kính đường tròn đơn vị).

POM^=QON^    AOM^=NOB^=α.

Do đó ΔNOQ = ΔMOP (cạnh huyền – góc nhọn)

Suy ra OP = OQ (hai cạnh tương ứng)

Ta có: OP = cos α, OQ = sin (90o – α).

Do đó: cos α = sin (90o − α).

Giải Toán 10 trang 37 Tập 1

Vận dụng trang 37 Toán 10 Tập 1: Một chiếc đu quay có bán kính 75 m, tâm của vòng quay ở độ cao 90 m (H.3.7), thời gian thực hiện mỗi vòng quay của đu quay là 30 phút. Nếu một người vào cabin tại vị trí thấp nhất của vòng quay, thì sau 20 phút quay người đó ở độ cao bao nhiêu mét?

Một chiếc đu quay có bán kính 75 m, tâm của vòng quay ở độ cao 90 m (H.3.7) (ảnh 1)

Lời giải:

Giả sử chiếc đu quay quay theo chiều kim đồng hồ.

Gọi M là vị trí thấp nhất của cabin, M’ là vị trí của cabin sau 20 phút và các điểm A, A’, B, H (như hình vẽ).

Một chiếc đu quay có bán kính 75 m, tâm của vòng quay ở độ cao 90 m (H.3.7) (ảnh 1)

Vì đi cả vòng quay mất 30 phút nên sau 20 phút, cabin sẽ đi quãng đường bằng 23 chu vi đường tròn.

Sau 15 phút, cabin di chuyển từ điểm M đến điểm B, đi được 12 chu vi đường tròn.

Trong 5 phút tiếp theo, cabin đi chuyển từ điểm B đến điểm M’ tương ứng 16 chu vi đường tròn hay 13 cung tròn A'A.

Do đó: BOM'^=13.180o=60o

AOM'^=90o60o=30o

Ta có M'H=sin30o.OM'=12.75=37,5 (m).

Do đó, độ cao của người đó là:

37,5 + 90 = 127,5 (m).

Vậy sau 20 phút quay người đó ở độ cao 127,5 m.

Bài tập

Bài 3.1 trang 37 Toán 10 Tập 1: Không dùng bảng số hay máy tính cầm tay, tính giá trị của các biểu thức sau:

a) (2sin 30o + cos 135o – 3tan 150o) . (cos 180o – cot 60o);

b) sin2 90o + cos2 120o + cos2 0o – tan2 60o + cot2 135o;

c) cos 60o . sin 30o + cos2 30o.

Chú ý: sin2 α = (sin α)2 , cos2 α = (cos α)2 , tan2 α = (tan α)2 , cot2 α = (cot α)2.

Lời giải:

a) Đặt A = (2sin 30o + cos 135o – 3tan 150o) . (cos 180o – cot 60o).

Ta có: cos 135o = – cos 45o; cos 180o = – cos 0o; tan 150o = tan30o; cot60° = tan 30°.

A = (2sin30o – cos 45o + 3tan 30o) . (– cos 0o – tan 30o).

Sử dụng bảng lượng giác của một số góc đặc biệt, ta có:

sin30o=12; tan30o=33; cos45o=22; cos 0o = 1.

Do đó A=2.1222+3.33.133

=122+3.1+33

=22+232  .  3+33

=22+23.3+36

=6+23326+63+66

=12+833266.

b) Đặt B = sin2 90o + cos2 120o + cos2 0o – tan2 60o + cot2 135o.

Ta có: cos 120o = – cos 60o; cot 135o = – cot 45o

cos2 120o = cos2 60o; cot2 135o = cot2 45o

Khi đó B = sin2 90o + cos2 60o + cos2 0o – tan2 60o + cot2 45o.

Sử dụng bảng lượng giác của một số góc đặc biệt, ta có:

cos 0o = 1; cot 45o = 1; cos60o=12; tan60o=3; sin 90o = 1.

Do đó B=12+122+1232+12

=1+14+13+1=14

c) Đặt C = cos 60o . sin 30o + cos2 30o

Sử dụng bảng lượng giác của một số góc đặc biệt, ta có:

sin30o=12; cos30o=32; cos60o=12.

Do đó C=12.12+322

=14+34=44=1.

Bài 3.2 trang 37 Toán 10 Tập 1: Đơn giản các biểu thức sau:

a) sin 100o + sin 80o + cos 16o + cos 164o;

b) 2sin (180o – α) . cot α – cos (180o – α) . tan α . cot (180o – α) với 0o < α < 90o.

Lời giải:

a) Ta có: sin 100o = sin (180o 100o) = sin 80o;

cos 164o = cos (180o 16o) = cos 16o.

Do đó sin 100o + sin 80o + cos 16o + cos 164o

= sin 80o + sin 80o + cos 16o – cos 16o

= 2sin 80o.

b) Với 0o < α < 90o, ta có:

sin (180o – α) = sin α; cos (180o – α) = – cos α;

tan (180o – α) = – tan α; cot (180o – α) = – cot α.

Khi đó,

2sin (180o – α) . cot α – cos (180o – α) . tan α . cot (180o – α)

= 2sin α . cot α – (– cos α) . tan α . (– cot α)

= 2sin α . cot α – cos α . tan α . cot α

= 2sin α . cosαsinα – cos α . sinαcosα.cosαsinα

= 2cos α – cos α = cos α.

Bài 3.3 trang 37 Toán 10 Tập 1: Chứng minh các hệ thức sau:

a) sin2 α + cos2 α = 1;

b) 1+tan2α=1cos2α (α ≠ 90o);

c) 21+cot2α=1sin2α (0o < α < 180o).

Lời giải:

a)

Chứng minh các hệ thức sau:  sin^2 α + cos^2 α = 1 (ảnh 1)

Gọi M(x; y) là điểm trên đường tròn đơn vị sao cho xOM^=α.

Ta có: OM = 1 (bán kính đường tròn đơn vị).

Gọi N, P tương ứng là hình chiếu vuông góc của M lên các trục Ox, Oy.

Ta có: x=cosαy=sinαx2=cos2αy2=sin2α (1)

x=ONy=OP=MNx2=x2=ON2y2=y2=MN2 (2)

Từ (1) và (2) suy ra: sin2 α + cos2 α = ON2 + MN2 = OM2 = 1 (do ∆OMN vuông tại N).

Do đó sin2 α + cos2 α = 1 (đpcm).

b) Ta có: tanα=sinαcosα (α ≠ 90o)

1+tan2α=1+sin2αcos2α

=cos2αcos2α+sin2αcos2α=cos2α+sin2αcos2α.

Mà theo câu a) ta có: sin2 α + cos2 α = 1 với mọi góc α.

1+tan2α=1cos2α (đpcm)

c) Ta có: cotα=cosαsinα (0o < α < 180o)

1+cot2α=1+cos2αsin2α

=sin2αsin2α+cos2αsin2α=sin2α+cos2αsin2α.

Mà theo câu a) ta có: sin2 α + cos2 α = 1 với mọi góc α.

1+cot2α=1sin2α (đpcm).

Bài 3.4 trang 37 Toán 10 Tập 1: Cho góc α (0o < α < 180o) thỏa mãn tan α = 3.

Tính giá trị của biểu thức: P=2sinα3cosα3sinα+2cosα.

Lời giải:

Ta có: 1+tan2α=1cos2α (α ≠ 90o)

1cos2α=1+32=10

cos2α=110cosα=±1010.

Vì 0o < α < 180o nên sin α > 0.

Mà tan α = 3 > 0 cos α > 0 cosα=1010.

Lại có: sin α = cos α . tan α = 3.  1010=31010.

Do đó P=2sinα3cosα3sinα+2cosα=2.310103.10103.31010+2.1010

=1010(2.33)1010(3.3+2)=311.

Vậy với α (0o < α < 180o) thỏa mãn tan α = 3 thì P=311.

Lý thuyết Toán 10 Bài 5. Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800– Kết nối tri thức

1. Giá trị lượng giác của một góc

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, nửa đường tròn tâm O, bán kính R = 1 nằm phía trên trục hoành được gọi là nửa đường tròn đơn vị.

Cho trước một góc α, 0° ≤ α ≤ 180°. Khi đó, có duy nhất điểm M(x0; y0) trên nửa đường tròn đơn vị để xOM^=α.

Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

- Định nghĩa tỉ số lượng giác của một góc từ 0o đến 180o

Với mỗi góc α (0° ≤ α ≤ 180°), gọi M(x0; y0) là điểm trên nửa đường tròn đơn vị sao cho xOM^=α. Khi đó:

+ sin của góc α là tung độ y0 của điểm M, được kí hiệu là sin α;

+ côsin của góc α là hoành độ x0 của điểm M, được kí hiệu là cos α;

+ Khi α ≠ 90° (hay x0 ≠ 0), tang của α là y0x0, được kí hiệu là tan α;

+ Khi α ≠ 0° và α ≠ 180° (hay y0 ≠ 0), côtang của α là x0y0, được kí hiệu là cot α.

- Từ định nghĩa trên ta có:

tanα =sinαcosα(α90°);cotα=cosαsinα(α0° α180°);tanα=1cotα (α{0°;90°;180°})

- Bảng giá trị lượng giác (GTLG) của một số góc đặc biệt:

Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Chú ý: Kí hiệu || chỉ giá trị lượng giác tương ứng không xác định.

Ví dụ: Tìm các giá trị lượng giác của góc 120°.

Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi M là điểm trên nửa đường tròn đơn vị sao cho xOM^=120o. Gọi N, K tương ứng là hình chiếu vuông góc của M lên các trục Ox, Oy.

Do xOM^=120oxOK^=90onên KOM^=30oMON^=60o.

Từ bảng GTLG của một số góc đặc biệt:

Ta có: cos 60o = 12 và cos 30o = 32

Các tam giác MOK và MON là các tam giác vuông với cạnh huyền bằng 1

Suy ra ON = cosMON^.OM = cos60o.1 = 12 và OK = cosMOK^.OM = cos30o.1 = 32

Mặt khác, do điểm M nằm bên trái trục tung nên M12;32

Theo định nghĩa giá trị lượng giác ta có:

sin 120o = 32

cos 120o = 12

tan 120o = sin120ocos120o=3

cot 120o = cos120osin120o=13.

Vậy sin 120o = 32; cos 120o = 12; tan 120o = 3; cot 120o = 13.

- Ta có thể dùng máy tính bỏ túi để tính giá trị gần đúng của các giá trị lượng giác của một góc.

Ví dụ:

Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

- Ta cũng có thể tìm được góc khi biết một giá trị lượng giác của góc đó.

Ví dụ:

Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1)

Chú ý:

+ Khi tìm x biết sin x, máy tính chỉ đưa ra giá trị x ≤ 90°.

+ Muốn tìm x khi biết cos x, tan x, ta cũng làm tương tự như trên, chỉ thay phím Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1) tương ứng bởi phím Giá trị lượng giác của một góc từ 00 đến 1800 (Lý thuyết + Bài tập Toán lớp 10) – Kết nối tri thức (ảnh 1).

2. Mối quan hệ giữa các giá trị lượng giác của hai góc bù nhau

Đối với hai góc bù nhau, α và 180° – α, ta có:

sin (180° – α) = sin α;

cos (180° – α) = – cos α;

tan (180° – α) = – tan α (α ≠ 90°);

cot (180° – α) = – cot α (0° < α < 180°).

Chú ý:

- Hai góc bù nhau có sin bằng nhau; có côsin, tang, côtang đối nhau.

Ví dụ: Tính các giá trị lượng giác của góc 135°.

Hướng dẫn giải

Ta có 135° + 45° = 180°, vì vậy góc 135° và góc 45° là hai góc bù nhau:

Suy ra:

sin135° = sin45° = 22

cos135° = – cos45° = 22

tan135° = – tan45° = –1

cot135° = – cot45° = –1

Vậy sin135° = 22; cos135° = 22; tan135° = –1 ; cot135° = –1.

- Hai góc phụ nhau có sin góc này bằng côsin góc kia, tang góc này bằng côtang góc kia.

Ví dụ:

Ta có 30° + 60° = 90° nên góc 30° và góc 60° là hai góc phụ nhau.

Khi đó:

sin30° = cos60° = 12

tan30° = cot60° = 33.

Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 6: Hệ thức lượng trong tam giác

Bài tập cuối chương 3

Bài 7: Các khái niệm mở đầu

Bài 8: Tổng và hiệu của hai vectơ

Bài 9: Tích của một vecto với một số

Xem thêm tài liệu Toán lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 5. Giá trị lượng giác của một góc từ 0 đến 180

Trắc nghiệm Bài 5: Giá trị lượng giác của 1 góc từ 0° đến 180°

1 12,078 25/09/2024
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: