10 Bài tập Áp dụng công thức lượng giác vào các bài toán rút gọn, chứng minh đẳng thức lượng giác (có lời giải)

Trong các khẳng định sau, khẳng định nào sai?

1/10

Trong các khẳng định sau, khẳng định nào sai?

\(\frac{{\tan 30^\circ + \tan 40^\circ + \tan 50^\circ + \tan 60^\circ }}{{cos20^\circ }} = \frac{4}{{\sqrt 3 }}\);

\(cos\frac{\pi }{5} - cos\frac{{2\pi }}{5} = \frac{1}{2}\);

\(cos\frac{\pi }{7} - cos\frac{{2\pi }}{7} + cos\frac{{3\pi }}{7} = \frac{1}{2}\);

\(cos\frac{{2\pi }}{5} + cos\frac{{4\pi }}{5} + cos\frac{{6\pi }}{5} + cos\frac{{8\pi }}{5} = - 1\).

Giải thích

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Xét đáp án A

\(\frac{{\tan 30^\circ + \tan 40^\circ + \tan 50^\circ + \tan 60^\circ }}{{cos20^\circ }}\)

\( = \frac{{\frac{{\sin \left( {30^\circ + 40^\circ } \right)}}{{cos30^\circ cos40^\circ }} + \frac{{\sin \left( {50^\circ + 60^\circ } \right)}}{{cos50^\circ cos60^\circ }}}}{{cos20^\circ }}\)

\( = \frac{{\frac{{\sin 70^\circ }}{{cos30^\circ cos40^\circ }} + \frac{{\sin 110^\circ }}{{cos50^\circ cos60^\circ }}}}{{cos20^\circ }}\)

\( = \frac{{\sin 70^\circ }}{{cos20^\circ cos30^\circ cos40^\circ }} + \frac{{\sin 110^\circ }}{{cos20^\circ cos50^\circ cos60^\circ }}\)

\( = \frac{{\sin 70^\circ }}{{\sin 70^\circ cos30^\circ cos40^\circ }} + \frac{{cos20^\circ }}{{cos20^\circ cos50^\circ cos60^\circ }}\)

\( = \frac{1}{{cos30^\circ cos40^\circ }} + \frac{1}{{cos50^\circ cos60^\circ }}\)

\( = \frac{2}{{\sqrt 3 cos40^\circ }} + \frac{2}{{cos50^\circ }}\)

\( = 2 \cdot \frac{{cos50^\circ + \sqrt 3 cos40^\circ }}{{\sqrt 3 cos40^\circ cos50^\circ }}\)

\( = 2 \cdot \frac{{\sin 40^\circ + \sqrt 3 cos40^\circ }}{{\sqrt 3 cos40^\circ cos50^\circ }}\)

\( = 4 \cdot \frac{{\frac{1}{2} \cdot \sin 40^\circ + \frac{{\sqrt 3 }}{2} \cdot cos40^\circ }}{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {cos10^\circ + cos90^\circ } \right)}}\)

\( = 4 \cdot \frac{{\sin 30^\circ \cdot \sin 40^\circ + co{\mathop{\rm s}\nolimits} 30^\circ \cdot cos40^\circ }}{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {cos10^\circ + cos90^\circ } \right)}}\)

\( = \frac{8}{{\sqrt 3 }} \cdot \frac{{cos10^\circ }}{{cos10^\circ }} = \frac{8}{{\sqrt 3 }}\).

Vậy đáp án A sai

Xét đáp án B

\(cos\frac{\pi }{5} - cos\frac{{2\pi }}{5}\)\( = 2\sin \frac{{3\pi }}{{10}}\sin \frac{\pi }{{10}}\)\( = 2\sin \left( {\frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{5}} \right)\sin \left( {\frac{\pi }{2} - \frac{{2\pi }}{5}} \right)\)\( = 2cos\frac{\pi }{5}{\rm{cos}}\frac{{2\pi }}{5}\)

\( = \frac{{2cos\frac{\pi }{5}{\rm{cos}}\frac{{2\pi }}{5}\sin \frac{\pi }{5}}}{{\sin \frac{\pi }{5}}}\)\( = \frac{{\sin \frac{{2\pi }}{5}{\rm{cos}}\frac{{2\pi }}{5}}}{{\sin \frac{\pi }{5}}}\)\( = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \frac{{4\pi }}{5}}}{{\sin \frac{\pi }{5}}}\)\[ = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \left( {\pi - \frac{\pi }{5}} \right)}}{{\sin \frac{\pi }{5}}}\]\[ = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \frac{\pi }{5}}}{{\sin \frac{\pi }{5}}} = \frac{1}{2}\].

Vậy đáp án B đúng.

Xét đáp án C

\(cos\frac{\pi }{7} - cos\frac{{2\pi }}{7} + cos\frac{{3\pi }}{7}\)\( = \frac{{\sin \frac{\pi }{7}\left( {cos\frac{\pi }{7} - cos\frac{{2\pi }}{7} + cos\frac{{3\pi }}{7}} \right)}}{{\sin \frac{\pi }{7}}}\)

\( = \frac{{\sin \frac{\pi }{7}cos\frac{\pi }{7} - \sin \frac{\pi }{7}cos\frac{{2\pi }}{7} + \sin \frac{\pi }{7}cos\frac{{3\pi }}{7}}}{{\sin \frac{\pi }{7}}}\)

\( = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \frac{{2\pi }}{7} + \sin \frac{\pi }{7} - sin\frac{{3\pi }}{7} - \sin \frac{{2\pi }}{7} + \sin \frac{{4\pi }}{7}}}{{\sin \frac{\pi }{7}}}\)

\( = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \frac{\pi }{7} - sin\left( {\pi - \frac{{4\pi }}{7}} \right) + \sin \frac{{4\pi }}{7}}}{{\sin \frac{\pi }{7}}}\)

\( = \frac{1}{2} \cdot \frac{{\sin \frac{\pi }{7} - sin\frac{{4\pi }}{7} + \sin \frac{{4\pi }}{7}}}{{\sin \frac{\pi }{7}}} = \frac{1}{2}\).

Vậy đáp án C đúng

Xét đáp án D

\(cos\frac{{2\pi }}{5} + cos\frac{{4\pi }}{5} + cos\frac{{6\pi }}{5} + cos\frac{{8\pi }}{5}\)

\( = \frac{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}cos\frac{{2\pi }}{5} + 2\sin \frac{{2\pi }}{5}cos\frac{{4\pi }}{5} + 2\sin \frac{{2\pi }}{5}cos\frac{{6\pi }}{5} + 2\sin \frac{{2\pi }}{5}cos\frac{{8\pi }}{5}}}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}\)

\( = \frac{{\sin \frac{{4\pi }}{5} - \sin \frac{{2\pi }}{5} + \sin \frac{{6\pi }}{5} - \sin \frac{{4\pi }}{5} + \sin \frac{{8\pi }}{5} - \sin \frac{{6\pi }}{5} + \sin 2\pi }}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}\)

\( = \frac{{ - \sin \frac{{2\pi }}{5} + \sin \frac{{8\pi }}{5}}}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}\)\( = \frac{{2cos\pi \sin \frac{{3\pi }}{5}}}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}\)\( = \frac{{ - 2\sin \left( {\pi - \frac{{2\pi }}{5}} \right)}}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}\)\( = \frac{{ - 2\sin \frac{{2\pi }}{5}}}{{2\sin \frac{{2\pi }}{5}}} = - 1\).

Vậy đáp án D đúng.