Sách bài tập Toán 11 Bài 3 (Chân trời sáng tạo): Các công thức lượng giác

Với giải sách bài tập Toán 11 Bài 3: Các công thức lượng giác sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm bài tập trong SBT Toán 11 Bài 3.

1 1,703 02/11/2024


Giải SBT Toán 11 Bài 3: Các công thức lượng giác

Bài 1 trang 19 SBT Toán 11 Tập 1: Không dùng máy tính cầm tay. Tính giá trị của các biểu thức sau:

a) sin19π24cos37π24;

b) cos41π12−cos13π12;

c) tanπ7+tan3π281+tan6π7tan3π28.

Lời giải:

a) sin19π24cos37π24 =12sin19π24−37π24+sin19π24+37π24

=12sin−3π4+sin7π3=12−sin3π4+sinπ3

=12−22+32=3−24.

b)

cos41π12−cos13π12=−2sin41π12+13π122sin41π12−13π122

=−2sin9π4sin7π6

=2sinπ4sinπ6=2⋅22⋅12=22.

c) tanπ7+tan3π281+tan6π7tan3π28=tanπ7+tan3π281+tanπ−π7tan3π28=tanπ7+tan3π281−tanπ7tan3π28

=tanπ7+3π28=tanπ4=1.

Bài 2 trang 19 SBT Toán 11 Tập 1: Cho cosα=1161 và −π2<α<0, tính giá trị của các biểu thức sau:

a) sinπ6−α;

b) cotα+π4;

c) cos2α+π3;

d) tan3π4−2α.

Lời giải:

a) Vì −π2<α<0 nên sinα < 0.

Do đó, sinα=−1−cos2α=−1−11612=−6061.

Suy ra

sinπ6−α=sinπ6cosα−cosπ6sinα=12⋅1161−32⋅−6061=11+603122.

b) Ta có tanα=sinαcosα=−60611161=−6011.

Do đó cotα+π4=1tanα+π4=1−tanαtanπ4tanα+tanπ4=1−−6011⋅1−6011+1=−7149.

c) Ta có: cos2α=2cos2α−1=2⋅11612−1=−34793721

sin2α=2sinαcosα=2⋅−6061⋅1161=−13203721.

Suy ra:

cos2α+π3=cos2αcosπ3−sin2αsinπ3=−34793721⋅12−−13203721⋅32

=−3479+132037442

d) Ta có tan2α=sin2αcos2α=−13203721−34793721=13203479.

Suy ra: tan3π4−2α=tan3π4−tan2α1+tan3π4tan2α=−1−132034791+−1⋅13203479=−47992159.

Bài 3 trang 19 SBT Toán 11 Tập 1: Rút gọn các biểu thức sau:

a) sinxcos5x ‒ cosxsin5x;

b) sin3xcos2x+sinxcos6xsin4x;

c) cosx−cos2x+cos3xsinx−sin2x+sin3x;

d) 2sinx+ycosx+y+cosx−y−tany.

Lời giải:

a) sinxcos5x ‒ cosxsin5x = sinxcosx(cos4x ‒ sin4x)

=12sin2xcos2x−sin2xcos2x+sin2x

=12sin2xcos2x=14sin4x.

b) sin3xcos2x+sinxcos6xsin4x=12sinx+sin5x+12sin−5x+sin7xsin4x

=sinx+sin5x−sin5x+sin7x2sin4x=sinx+sin7x2sin4x

=2sin4xcos3x2sin4x=cos3x.

c) cosx−cos2x+cos3xsinx−sin2x+sin3x=cosx+cos3x−cos2xsinx+sin3x−sin2x

=2cos2xcosx−cos2x2sin2xcosx−sin2x

=cos2x2cosx−1sin2x2cosx−1=cos2xsin2x=cot2x.

d) 2sinx+ycosx+y+cosx−y−tany =2sinxcosy+cosxsiny2cosxcosy−tany

=sinxcosx+sinycosy−tany=tanx+tany−tany=tanx.

Bài 4 trang 19 SBT Toán 11 Tập 1: Chứng minh các đẳng thức lượng giác sau:

a) 4cosxcosπ3−xcosπ3+x=cos3x;

b) sin2xcosx1+cosx1+cos2x=tanx2;

c) sinx(1 + 2cos2x + 2cos4x + 2cos6x) = sin7x;

d) sin23xsin2x−cos23xcos2x=8cos2x.

Lời giải:

a) 4cosxcosπ3−xcosπ3+x =2cosxcos2x+cos2π3

=2cosxcos2x+2cosxcos2π3

=cosx+cos3x+2cosx⋅−12

=cosx+cos3x−cosx=cos3x.

b) sin2xcosx1+cosx1+cos2x=2sinxcosxcosx1+2cos2x2−11+2cos2x−1

=2sinxcos2x4cos2x2cos2x

=sinx2cos2x2=2sinx2cosx22cos2x2=sinx2cosx2=tanx2.

c) sinx(1 + 2cos2x + 2cos4x + 2cos6x)

= sinx + 2sinxcos2x + 2sinxcos4x + 2sinxcos6x

= sinx + [sin(‒x) + sin3x] + [sin(‒3x) + sin5x] + [sin(‒5x) + sin7x]

= sinx + (‒sinx + sin3x) + (‒sin3x + sin5x) + (‒sin5x + sin7x)

= sin7x.

d)

sin23xsin2x−cos23xcos2x=sin23xcos2x−cos23xsin2xsin2xcos2x=(sin3xcosx)2−(cos3xsinx)2sin2xcos2x

=sin3xcosx+cos3xsinxsin3xcosx−cos3xsinx14sin22x

=4sin4xsin2xsin22x=42sin2xcos2xsin2xsin22x

=8sin22xcos2xsin22x=8cos2x.

Bài 5 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Chứng minh rằng giá trị của biểu thức sau không phụ thuộc vào giá trị của biến x:

a) sin2x+cosπ3-xcosπ3+x;

b) cosx−π3cosx+π4+cosx+π6cosx+3π4.

Lời giải:

a) sin2x+cosπ3−xcosπ3+x=sin2x+12cos2x+cos2π3

=sin2x+121−2sin2x−12=sin2x+1212−2sin2x=sin2x+14−sin2x=14.

Vậy giá trị của biểu thức sin2x+cosπ3−xcosπ3+x không phụ thuộc vào giá trị của x.

b) cosx−π3cosx+π4+cosx+π6cosx+3π4

=12cos7π12+cos2x−π12+12cos7π12+cos2x+11π12

=12cos2x−π12+cos2x−π12+π+cos7π12

=12cos2x−π12−cos2x−π12+cos7π12=cos7π12.

Vậy giá trị của biểu thức cosx−π3cosx+π4+cosx+π6cosx+3π4 không phụ thuộc vào giá trị của x.

Bài 6 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Cho tam giác ABC, chứng minh rằng:

a) cosAcosB ‒ sinAsinB + cosC = 0;

b) cosB2sinC2+sinB2cosC2=cosA2.

Lời giải:

Kí hiệu A = A^, B = B^, C = C^.

Vì tổng số đo ba góc của một tam giác bằng 180° nên A + B + C = 180°.

Suy ra A+B+C2=90∘, hay B2+C2=90∘−A2.

a) cosAcosB ‒ sinAsinB + cosC

= cos(A + B) + cosC

= cos(180° ‒ C) + cosC

= ‒cosC + cosC = 0.

b)

cosB2sinC2+sinB2cosC2=sinB2+C2=sin90°−A2=cosA2.

Bài 7 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Cho sinα + cosα = m. Tìm m để sin2α=−34.

Lời giải:

Ta có sinα+cosα=222sinα+22cosα=2sinα+π4

Vì −1≤sinα+π4≤1 nên −2≤sinα+cosα≤2.

Suy ra −2≤m≤2

Ta lại có (sinα+cosα)2=sin2α+2sinαcosα+cos2α=1+sin2α

Suy ra sin2α=(sinα+cosα)2−1=m2−1

Khi đó, sin2α=−34 hay m2−1=−34, do đó m2 = 14

Suy ra m=12 hoặc m=−12(thoả mãn điều kiện).

Vậy m=12 hoặc m=−12

Bài 8 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Cho sinα =35, cosβ=1213 và 0° < α, β < 90°. Tính giá trị của biểu thức sin(α + β) và cos(α ‒ β).

Lời giải:

Vì 0° < α < 90° nên cosα > 0. Do đó, cosα=1−sin2α=1−352=45.

Vì 0° < β < 90° nên sinβ > 0. Do đó, sinβ=1−cos2β=1−12132=513.

Khi đó,

sinα+β=sinαcosβ+cosαsinβ=35⋅1213+45⋅513=5665

cosα−β=cosαcosβ+sinαsinβ=45⋅1213+35⋅513=6365

Bài 9 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Không sử dụng máy tính cầm tay, tính giá trị của các biểu thức sau:

a) sin6°cos12°cos24°cos48°;

b) cos68°cos78° + cos22°cos12° + cos190°.

Lời giải:

a) Đặt A = sin6°cos12°cos24°cos48°. Ta có:

cos6°.A = cos6°. sin6°cos12°cos24°cos48°

=12sin12∘cos12∘cos24∘cos48∘

=14sin24°cos24°cos48°=18sin48°cos48°=116sin96°=116cos6°

Suy ra A=116.

b) cos68°cos78° + cos22°cos12° + cos190°

= cos(90° ‒ 22°)cos(90° ‒ 12°) + cos22°cos12° + cos(180° + 10°)

= sin22°sin12° + cos22°cos12° - cos10°

= (cos22°cos12° + sin22°sin12°) – cos10°

= cos(22° ‒ 12°) – cos10°

= cos10° ‒ cos10° = 0.

Bài 10 trang 20 SBT Toán 11 Tập 1: Phương trình dao động điều hòa của một vật tại thời điểm t giây được cho bởi công thức x(t) = Acos(ωt + φ), trong đó x(t) (cm) là li độ của một vật tại thời điểm t giây, A là biên độ dao động (A > 0) và φ ∈ [‒π; π] là pha ban đầu của dao động.

Xét hai dao động điều hòa có phương trình lần lượt là:

x1(t)=3cosπ4t+π3 (cm) và x2(t)=3cosπ4t−π6(cm).

a) Xác định phương trình dao động tổng hợp x(t) = x1(t) + x2(t).

b) Tìm biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp trên.

Lời giải:

a) Ta có:

x(t) = x1(t) + x2(t) = 3cosπ4t+π3+3cosπ4t−π6

= 3⋅cosπ4t+π3+cosπ4t−π6

= 3⋅2cosπ4t+π3+π4t−π62cosπ4t+π3−π4t−π62

= 6cosπ2t+π62cosπ22=6cosπ4t+π12cosπ4

= 6cosπ4t+π12⋅22=32cosπ4t+π12.

Vậy phương trình của dao động tổng hợp là xt=32cosπ4t+π12.

b) Dao động tổng hợp trên có biên độ là A=32 cm và pha ban đầu là φ=π12.

Lý thuyết Các công thức lượng giác

1. Công thức cộng

sin⁡(a+b)=sin⁡acos⁡b+cos⁡asinbsin(a−b)=sin⁡acos⁡b−cos⁡asinbcos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b−sin⁡asinbcos⁡(a−b)=cos⁡acos⁡b+sin⁡asinbtan⁡(a+b)=tan⁡a+tan⁡b1−tan⁡atan⁡btan⁡(a−b)=tan⁡a−tan⁡b1+tan⁡atan⁡b

2. Công thức nhân đôi

sin⁡2a=2sin⁡acos⁡acos⁡2a=cos2a−sin2a=2cos2a−1=1−2sin2atan⁡2a=2tan⁡a1−tan2a

Suy ra, công thức hạ bậc:

sin2a=1−cos⁡2a2,cos2a=1+cos⁡2a2

3. Công thức biến đổi tích thành tổng

cos⁡acos⁡b=12[cos⁡(a+b)+cos⁡(a−b)]sin⁡asin⁡b=12[cos⁡(a−b)−cos⁡(a+b)]sin⁡acos⁡b=12[sin⁡(a+b)+sin⁡(a−b)]

4. Công thức biến đổi tổng thành tích

cos⁡a+cos⁡b=2cos⁡a+b2cos⁡a−b2cos⁡a−cos⁡b=−2sin⁡a+b2sin⁡a−b2sin⁡a+sin⁡b=2sin⁡a+b2cos⁡a−b2sin⁡a−sin⁡b=2cos⁡a+b2sin⁡a−b2

Lý thuyết Các công thức lượng giác – Toán 11 Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Xem thêm lời giải SBT Toán lớp 11 bộ sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 1: Góc lượng giác

Bài 2: Giá trị lượng giác của một góc lượng giác

Bài 4: Hàm số lượng giác và đồ thị

Bài 5: Phương trình lượng giác cơ bản

Bài tập cuối chương 1 trang 32

1 1,703 02/11/2024


Xem thêm các chương trình khác: