Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp (mới 2023 + Bài Tập) – Toán 11

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp lớp 11 gồm lý thuyết chi tiết, ngắn gọn và bài tập tự luyện có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm Toán 11 Bài 3: Một số phương trình lượng giác thường gặp.

1 3186 lượt xem
Tải về


Lý thuyết Toán 11 Bài 3: Một số phương trình lượng giác thường gặp

Bài giảng Toán 11 Bài 3: Một số phương trình lượng giác thường gặp (T1)

Bài giảng Toán 11 Bài 3: Một số phương trình lượng giác thường gặp (T2)

A. Lý thuyết

I. Phương  trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác

1. Định nghĩa.

Phương trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác là phương trình có dạng:

at + b =  0   (1)

Trong đó; a, b là các hằng số (a ≠ 0) và t là một trong các hàm số lượng giác.

- Ví dụ 1.

a) – 3sinx + 8 = 0 là phương trình bậc nhất đối với sinx.

b) 6cotx + 10 = 0 là phương trình bậc nhất đối với cotx.

2. Cách giải

Chuyển vế rồi chia hai vế của phương trình (1) cho a, ta đưa phương trình (1) về phương trình lượng giác cơ bản.

- Ví dụ 2. Giải các phương trình sau:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lời giải:

a) Từ 2sinx – 4 = 0, chuyển vế ta có: 2sinx = 4 (2)

Chia 2 vế của phương trình (2) cho 2, ta được: sinx = 2.

Vì 2 > 1 nên phương trình đã cho vô nghiệm.

b) Từ 3tanx3=0, chuyển vế ta có: 3tanx=3 (3)

Chia cả 2 vế của phương trình (3) cho ta được: tanx=33.

tanx=tanπ6x=π6+​ kπ;  k

3. Phương trình đưa về phương trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác.

- Phương pháp:

Sử dụng các công thức biến đổi lượng giác đã được học để đưa về phương trình bậc nhất đối với hàm số lượng giác hoặc đưa về phương trình tích để giải phương trình.

- Ví dụ 3. Giải các phương trình:

a) sin2x – cosx = 0;

b) – 4sinx. cosx. cos2x = 1.

Lời giải:

a) Ta có: sin2x – cosx = 0

2sinx. cosx – cosx = 0

cosx. (2sinx – 1) = 0

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Vậy phương trình đã cho có các nghiệm là: x  =  π2  +  kπ; x  =  π6  +  k2π và x  =  5π6  +  k2π;  k.

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

II. Phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác

1. Định nghĩa.

Phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác là phương trình có dạng:

at2 + bt + c = 0

Trong đó a; b; c là các hằng số (a ≠ 0) và t là một trong các hàm số lượng giác.

- Ví dụ 4.

a) 3cos2x – 5cosx + 2 = 0 là phương trình bậc hai đối với cosx.

b) – 10tan2x + 10tanx = 0 là phương trình bậc hai đối với tanx.

2. Cách giải.

Đặt biểu thức lượng giác làm ẩn phụ và đặt điều kiện cho ẩn phụ (nếu có) rồi giải phương trình theo ẩn phụ này.

Cuối cùng ta đưa về việc giải các phương trình lượng giác cơ bản.

- Ví dụ 5. Giải phương trình: 2cos2x – 4 cosx = 0.

Lời giải:

Đặt t = cosx với điều kiện: – 1 ≤ t ≤ 1 .

Ta được phương trình bậc hai ẩn t là: 2t2 – 4t = 0 t=0t  =2

Trong hai nghiệm này chỉ có nghiệm t = 0 thỏa mãn.

Với t = 0 thì cos x = 0

x=  π2  +  kπ;  k

Vậy phương trình đã cho có nghiệm là x=  π2  +  kπ;  k.

3. Phương trình đưa về dạng phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác.

- Phương pháp:

Sử dụng các công thức lượng giác đã học để biến đổi đưa về dạng phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác.

- Ví dụ 6. Giải phương trình 3sin2x – 6cosx – 3 = 0.

Lời giải:

Vì sin2x = 1 – cos2x nên phương trình đã cho tương đương:

3(1 – cos2x) – 6cosx – 3 = 0

– 3cos2 x – 6cosx = 0  (*)

Đăt t = cosx với điều kiện: – 1 ≤ t ≤ 1 , phương trình (*) trở thành:

– 3t2 – 6t = 0 t=0t=2.

Trong hai nghiệm này, chỉ có nghiệm t = 0 thỏa mãn.

Với t = 0 thì; cosx = 0 vx=  π2  +  kπ;  k.

Vậy phương trình đã cho có nghiệm là x=  π2  +  kπ;  k.

- Ví dụ 7. Giải phương trình: sin2x – 3sinx. cosx + 2cos2x = 0  (1).

Lời giải:

+ Nếu cosx = 0 thì sin2x = 1 nên phương trình (1) có :

VT(1) = 1 và VP(1) = 0

Suy ra, cos x = 0 không thỏa mãn phương trình (1) . Vậy cosx ≠ 0.

+ Vì cosx ≠ 0 nên chia hai vế của phương trình (1) cho cos2 x, ta được:

tan2x – 3tanx + 2 = 0  (2)

Đặt t = tanx, phương trình (2) trở thành: t2 – 3t + 2 =  0

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Vậy phương trình đã cho có các nghiệm là

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

III. Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

1. Công thức biến đổi biểu thức a.sinx + b.cosx

Ta có công thức biến đổi sau:

asinx+ ​b.cosx  =   a  2+​  b2.sin(x+α)  1

Trong đó; 

cosα  =   aa2+b2;  sinα=  ba2+b2

2. Phương trình dạng: asinx + b.cosx = c.

Xét phương trình: asinx + bcosx = c  (2)

Với a; b; c ; a, b không đồng thời bằng 0.

- Nếu a = 0 ; b ≠ 0 hoặc a ≠ 0; b = 0 phương trình (2) có thể đưa ngay về phương trình lượng giác cơ bản.

- Nếu a ≠ 0; b ≠ 0, ta áp dụng công thức (1).

Ví dụ 8. Giải phương trình: 3sinx  cosx =  2.

Lời giải:

Theo công thức (1) ta có:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

B. Bài tập tự luyện

Bài 1. Giải các phương trình sau:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lời giải:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Vậy các nghiệm của phương trình đã cho là

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Trong hai nghiệm thì chỉ có nghiệm t = 1 thỏa mãn.

Với t = 1 thì sinx = 1x  =  π2+​ k2π;  k .

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Đặt t = tan x (với t ≠ 0), phương trình (3) trở thành:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Bài 2. Giải các phương trình:

a) 2sin2 x + 2sinx. cosx – 4cos2x = 0;

b) 3sin2x + sin2x + 3cos2x = 2.

Lời giải:

a) 2sin2 x + 2sinx. cosx – 4cos2x = 0   (1)

+ Nếu cosx = 0 thì sin2x = 1 nên phương trình (1) có :

VT(1) = 2 và VP(1) = 0

Suy ra, cos x = 0 không thỏa mãn phương trình (1) . Vậy cosx ≠ 0.

+ Vì cosx ≠ 0 nên chia hai vế của phương trình (1) cho cos2 x, ta được:

2tan2x + 2tanx – 4 = 0  (2)

Đặt t = tanx, phương trình (2) trở thành: 2t2 + 2t – 4 =  0

t  =1t=2

Với t = 1 thì tanx = 1 x  =π4  +  kπ;  k.

Với t = –2 thì tanx = – 2x  =arctan2+  kπ;  k

Vậy phương trình đã cho có các nghiệm là

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

+ Nếu cosx = 0 thì sin2x = 1 nên phương trình (2) có :

VT(2) = 3 và VP(2) = 2

Suy ra, cos x = 0 không thỏa mãn phương trình (2) . Vậy cosx ≠ 0.

+ Vì cosx ≠ 0 nên chia hai vế của phương trình (2) cho cos2 x, ta được:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Đặt t = tanx, phương trình (3) trở thành:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Bài 3. Giải các phương trình sau:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lời giải:

a) Ta có:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Vì  413> 1 nên phương trình (1) vô nghiệm.

Vậy phương trình đã cho vô nghiệm.

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Bài 4. Giải phương trình: 

sin2x  3cosx  =sinx3cos2x

Lời giải:

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Một số phương trình lượng giác thường gặp chi tiết – Toán lớp 11 (ảnh 1)

Vậy nghiệm của phương trình là

 x=k2π;   x=π9+k2π3    k

Trắc nghiệm Toán 11 Bài 3: Một số phương trình lượng giác thường gặp

Câu 1. Gọi S là tập nghiệm của phương trình cos2xsin2x=1. Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. π4S.

B. π2S.

C. 3π4S.

D. 5π4S.

Đáp án: C

Giải thích:

Phương trình 2cos2x+π4=1

cos2x+π4=12

cos2x+π4=cosπ4

2x+π4=π4+k2π2x+π4=π4+k2π

x=kπx=π4+kπ,k.

Xét nghiệm x=π4+kπ, với k = 1 ta được x=3π4.

Câu 2. Số nghiệm của phương trình sin2x+3cos2x=3 trên khoảng 0;π2 là?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án: A

Giải thích:

Phương trình 12sin2x+32cos2x=32

sin2x+π3=32

sin2x+π3=sinπ3

2x+π3=π3+k2π2x+π3=ππ3+k2π

x=kπx=π6+kπ, k.

0<kπ<π2

0<k<12k không có giá trị thỏa mãn.

 0<π6+kπ<π2

16<k<13kk=0

x=π6.

Câu 3. Tính tổng các nghiệm của phương trình cos2xsin2x=2+sin2x trên khoảng 0;2π.

A. T=7π8.

B. T=21π8.

C. T=11π4.

D. T=3π4.

Đáp án: C

Giải thích:

Phương trình cos2xsin2xsin2x=2

cos2xsin2x=2

cos2x+π4=1

2x+π4=k2π

x=π8+kπ k.

Do 0<x<2π

0<π8+kπ<2π

18<k<178

kk=1x=7π8k=2x=15π8

T=7π8+15π8=114π.

Câu 4. Tìm nghiệm dương nhỏ nhất x0 của 3sin3x3cos9x=1+4sin33x.

A. x0=π2.

B.  x0=π18.

C.  x0=π24.

D. x0=π54.

Đáp án: B

Giải thích:

Phương trình 

3sin3x4sin33x3cos9x=1

sin9x3cos9x=1

12sin9x32cos9x=12

sin9xπ3=12

sin9xπ3=sinπ6

9xπ3=π6+k2π9xπ3=ππ6+k2π

x=π18+k2π9x=7π54+k2π9

π18+k2π9>0k>14kkmin=0x=π187π54+k2π9>0k>712kkmin=0x=7π54.

So sánh hai nghiệm ta được nghiệm dương nhỏ nhất là x=π18.

Câu 5. Số nghiệm của phương trình sin5x+3cos5x=2sin7x trên khoảng 0;π2 là?

A. 2

B. 1

C. 3

D. 4

Đáp án: D

Giải thích:

Phương trình 12sin5x+32cos5x=sin7x

sin5x+π3=sin7x

sin7x=sin5x+π3.

7x=5x+π3+k2π7x=π5x+π3+k2π

x=π6+kπx=π18+kπ6 k

  • 0<π6+kπ<π2

16<k<13kk=0x=π6.

  • 0<π18+kπ6<π2

13<k<83

kk=0x=π18k=1x=2π9k=2x=7π18.

Vậy có 4 nghiệm thỏa mãn.

Câu 6. Giải phương trình cosx3sinxsinx12=0.

A. x=π6+kπk.

B. x=π6+k2π, k.

C.  x=7π6+k2π, k.

D. x=7π6+kπ, k.

Đáp án: C

Giải thích:

Điều kiện sinx120sinx12

sinxsinπ6

xπ6+k2πx5π6+k2π k.

Trắc nghiệm Một số phương trình lượng giác thường gặp có đáp án – Toán lớp 11 (ảnh 3)

Điều kiện bài toán tương đương với bỏ đi vị trí hai điểm trên đường tròn lượng giác (Hình 1).

Phương trình cosx3sinx=0

cosx=3sinx

cotx=3

cotx=cotπ6

x=π6+lπ l.

Trắc nghiệm Một số phương trình lượng giác thường gặp có đáp án – Toán lớp 11 (ảnh 4)

Biểu diễn nghiệm x=π6+lπ trên đường tròn lượng giác ta được 2 vị trí như Hình 2.

Đối chiếu điều kiện, ta loại nghiệm x=π6+k2π. Do đó phương trình có nghiệm x=7π6+2lπ l.

Câu 7. Có bao nhiêu giá trị nguyên của tham số thuộc đoạn 10;10 để phương trình m+1sinxmcosx=1m có nghiệm.

A.  21

B.  20

C.  18

D.  11

Đáp án: C

Giải thích:

Phương trình có nghiệm 

m+12+m21m2

m2+4m0m0m4

m10;9..;4;0;1;..;9;10

có 18 giá trị.

Câu 8. Có bao nhiêu giá trị nguyên của tham số m thuộc đoạn 2018;2018 để phương trình m+1sin2xsin2x+cos2x=0 có nghiệm.

A.  4037

B.  4036

C.  2019

D.  2020

Đáp án: D

Giải thích:

Phương trình

m+11cos2x2sin2x+cos2x

=0

2sin2x+1mcos2x

=m1.

Phương trình có nghiệm

22+1m2m12

4m4m1

m2018;2017;...;0;1

có  2020 giá trị.

Câu 9. Hỏi trên 0;π2, phương trình 2sin2x3sinx+1=0 có bao nhiêu nghiệm?

A.  1

B.  2

C.  3

D.  4

Đáp án: A

Giải thích:

Phương trình 2sin2x3sinx+1=0

sinx=12sinx=1

sinx=sinπ6sinx=1

x=π6+k2πx=5π6+k2πx=π2+k2π k.

Theo giả thiết 0x<π2

0π6+k2π<π205π6+k2π<π20π2+k2π<π2

112<k<16kk=0x=π6512<k<112kk14<k<0kk.

Vậy phương trình có duy nhất một nghiệm trên 0;π2.

Câu 10. Số vị trí biểu diễn các nghiệm của phương trình 2cos2x+5cosx+3=0 trên đường tròn lượng giác là?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án: A

Giải thích:

Phương trình

2cos2x+5cosx+3=0

cosx=1cosx=32loaïi

cosx=1

x=π+k2πk.

Suy ra có duy nhất 1 vị trí biểu diễn nghiệm của phương trình trên đường tròn lượng giác.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Toán lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Ôn tập chương 1

Lý thuyết Hoán vị - Chỉnh hợp - Tổ hợp

Lý thuyết Nhị thức Niu-tơn

Lý thuyết Phép thử và biến cố

Lý thuyết Xác suất của biến cố 

1 3186 lượt xem
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: