Giải SBT Toán 11 Cánh Diều Các phép biến đổi lượng giác có đáp án
20 câu hỏi
Cho hai góc a và b với tan a = \(\frac{1}{7}\) và tanb = \(\frac{3}{4}.\) Khi đó, tan(a + b) bằng:
A. 1.
B. \( - \frac{{17}}{{31}}\).
C. \(\frac{{17}}{{31}}\).
D. – 1.
Đáp án đúng là: A
Ta có \(\tan \left( {a + b} \right) = \frac{{\tan a + \tan b}}{{1 - \tan a.\tan b}} = \frac{{\frac{1}{7} + \frac{3}{4}}}{{1 - \frac{1}{7}.\frac{3}{4}}} = \frac{{\frac{{25}}{{28}}}}{{\frac{{25}}{{28}}}} = 1\).
Nếu \(\sin \alpha = \frac{1}{{\sqrt 3 }}\) với \(0 < \alpha < \frac{\pi }{2}\) thì giá trị của \(\cos \left( {\alpha + \frac{\pi }{3}} \right)\) bằng:
A. \(\frac{{\sqrt 6 }}{6} - \frac{1}{2}\).
B. \(\sqrt 6 - 3\).
C. \(\frac{{\sqrt 6 }}{6} - 3\).
D. \(\sqrt 6 - \frac{1}{2}\).
Đáp án đúng là: A
Vì \(0 < \alpha < \frac{\pi }{2}\) nên cos α > 0, do đó từ sin2 α + cos2 α = 1, suy ra
\(\cos \alpha = \sqrt {1 - {{\sin }^2}\alpha } = \sqrt {1 - {{\left( {\frac{1}{{\sqrt 3 }}} \right)}^2}} = \frac{{\sqrt 6 }}{3}\).
Ta có \(\cos \left( {\alpha + \frac{\pi }{3}} \right)\)\( = \cos \alpha \cos \frac{\pi }{3} - \sin \alpha \,\sin \frac{\pi }{3}\)\( = \frac{{\sqrt 6 }}{3}.\frac{1}{2} - \frac{1}{{\sqrt 3 }}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = \frac{{\sqrt 6 }}{6} - \frac{1}{2}\).
Nếu \(\sin \alpha = \frac{2}{3}\) thì giá trị của biểu thức \(P = \left( {1 - 3\cos 2\alpha } \right)\left( {2 + 3\cos 2\alpha } \right)\) bằng:
A. \(\frac{{11}}{9}\).
B. \(\frac{{12}}{9}\).
C. \(\frac{{13}}{9}\).
D. \(\frac{{14}}{9}\).
Đáp án đúng là: D
Ta có \(P = \left( {1 - 3\cos 2\alpha } \right)\left( {2 + 3\cos 2\alpha } \right)\)
\( = \left[ {1 - 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]\left[ {2 + 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]\)
\( = \left( { - 2 + 6{{\sin }^2}\alpha } \right)\left( {5 - 6{{\sin }^2}\alpha } \right)\)
\( = \left[ { - 2 + 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right].\left[ {5 - 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = \frac{{14}}{9}\).
Chọn đẳng thức đúng trong các đẳng thức sau:
A. \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 - \cos 4x}}{4}\).
B. \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}\).
C. \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 + \cos 4x}}{2}\).
D. \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 - \cos 4x}}{2}\).
Đáp án đúng là: B
Ta có sin4 x + cos4 x = 1 – 2sin2 x cos2 x (theo Bài 9a)
= 1 – 2 (sin x cos x)2 = \(1 - 2{\left( {\frac{{\sin 2x}}{2}} \right)^2} = 1 - 2.\frac{{{{\sin }^2}2x}}{4} = 1 - \frac{{2\left( {1 - {{\cos }^2}2x} \right)}}{4}\)
\( = 1 - \frac{{2 - 2{{\cos }^2}2x}}{4} = \frac{{4 - 2 + 2{{\cos }^2}2x}}{4}\)\( = \frac{{3 + \left( {2{{\cos }^2}2x - 1} \right)}}{4} = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}\).
Vậy \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}\).
Rút gọn biểu thức cos(120° – x) + cos(120° + x) – cos x ta được kết quả là:
A. – 2cos x.
B. – cos x.
C. 0.
D. sin x – cos x.
Đáp án đúng là: A
Ta có cos(120° – x) + cos(120° + x) – cos x
= cos 120° cos x + sin 120° sin x + cos 120° cos x – sin 120° sin x – cos x
= 2 cos 120° cos x – cos x
= 2 . \(\left( { - \frac{1}{2}} \right)\) . cos x – cos x
= – cos x – cos x
= – 2 cos x.
Nếu \(\cos a = \frac{3}{4}\) thì giá trị của \(\cos \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2}\) bằng:
A. \(\frac{{23}}{{16}}\).
B. \(\frac{7}{8}\).
C. \(\frac{7}{{16}}\).
D. \(\frac{{23}}{8}\).
Đáp án đúng là: B
Ta có \(\cos \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2} = {\cos ^2}\frac{a}{2} = \frac{{1 + \cos 2.\frac{a}{2}}}{2} = \frac{{1 + \cos a}}{2} = \frac{{1 + \frac{3}{4}}}{2} = \frac{7}{8}\).
Nếu \(\cos a = \frac{{\sqrt 5 }}{3}\) thì giá trị của biểu thức \(A = 4\sin \left( {a + \frac{\pi }{3}} \right)\sin \left( {a - \frac{\pi }{3}} \right)\) bằng:
A. \( - \frac{{11}}{9}\).
B. \(\frac{{11}}{9}\).
C. \( - \frac{1}{9}\).
D. \(\frac{1}{9}\).
Đáp án đúng là: A
Ta có \(A = 4\sin \left( {a + \frac{\pi }{3}} \right)\sin \left( {a - \frac{\pi }{3}} \right)\)
\( = 4.\left( { - \frac{1}{2}} \right).\left[ {\cos \left( {a + \frac{\pi }{3} + a - \frac{\pi }{3}} \right) - \cos \left( {a + \frac{\pi }{3} - a + \frac{\pi }{3}} \right)} \right]\)
\( = - 2\left( {\cos 2a - \cos \frac{{2\pi }}{3}} \right)\)
\( = - 2\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) - \left( { - \frac{1}{2}} \right)} \right]\)
\( = - 2\left[ {2.{{\left( {\frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)}^2} - 1 + \frac{1}{2}} \right] = - \frac{{11}}{9}\).
Nếu \(\cos a = \frac{1}{3},\,\,\sin b = \frac{{ - 2}}{3}\) thì giá trị cos(a + b) cos(a − b) bằng:
A. \( - \frac{2}{3}\).
B. \(\frac{1}{3}\).
C. \(\frac{2}{3}\).
D. \( - \frac{1}{3}\).
Đáp án đúng là: D
Ta có cos(a + b) cos(a − b) \( = \frac{1}{2}\left[ {\cos \left( {a + b + a - b} \right) + \cos \left( {a + b - a + b} \right)} \right]\)
\( = \frac{1}{2}\left( {\cos 2a + \cos 2b} \right)\)
\( = \frac{1}{2}\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) + \left( {1 - 2{{\sin }^2}b} \right)} \right]\)
\( = \frac{1}{2}.\left[ {2.{{\left( {\frac{1}{3}} \right)}^2} - 2.{{\left( { - \frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = - \frac{1}{3}\).
Giá trị của biểu thức \(P = \frac{{\sin \frac{\pi }{9} + \sin \frac{{5\pi }}{9}}}{{\cos \frac{\pi }{9} + \cos \frac{{5\pi }}{9}}}\) bằng:
A. \(\frac{1}{{\sqrt 3 }}\).
B. \( - \frac{1}{{\sqrt 3 }}\).
C. \(\sqrt 3 \).
D. \( - \sqrt 3 \).
Đáp án đúng là: C
Ta có \(P = \frac{{\sin \frac{\pi }{9} + \sin \frac{{5\pi }}{9}}}{{\cos \frac{\pi }{9} + \cos \frac{{5\pi }}{9}}}\)\( = \frac{{2\sin \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}{{2\cos \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}\)
\( = \frac{{\sin \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}}{{\cos \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}} = \frac{{\sin \frac{\pi }{3}}}{{\cos \frac{\pi }{3}}} = \frac{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}}}{{\frac{1}{2}}} = \sqrt 3 \).
Rút gọn biểu thức \(A = \frac{{\sin x + \sin 2x + \sin 3x}}{{\cos x + \cos 2x + \cos 3x}}\) ta được kết quả là:
A. tan x.
B. tan 3x.
C. tan 2x.
D. tan x + tan 2x + tan 3x.
Đáp án đúng là: C
Ta có \(A = \frac{{\sin x + \sin 2x + \sin 3x}}{{\cos x + \cos 2x + \cos 3x}}\)\( = \frac{{\left( {\sin x + \sin 3x} \right) + \sin 2x}}{{\left( {\cos x + \cos 3x} \right) + \cos 2x}}\)
\( = \frac{{2\sin \frac{{x + 3x}}{2}\cos \frac{{x - 3x}}{2} + \sin 2x}}{{2\cos \frac{{x + 3x}}{2}\cos \frac{{x - 3x}}{2} + \cos 2x}}\)\( = \frac{{2\sin 2x\cos \left( { - x} \right) + \sin 2x}}{{2\cos 2x\cos \left( { - x} \right) + \cos 2x}}\)
\( = \frac{{\sin 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}}{{\cos 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}} = \frac{{\sin 2x}}{{\cos 2x}} = \tan 2x\).
Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:
cos a, tan a;
Vì \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \) nên cos a < 0, do đó từ sin2 a + cos2 a = 1, suy ra
\(\cos a = - \sqrt {1 - {{\sin }^2}a} = - \sqrt {1 - {{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} = - \frac{{\sqrt 5 }}{3}\).
Ta có \(\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{2}{3}}}{{ - \frac{{\sqrt 5 }}{3}}} = - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}\).
Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:
\(\sin \left( {a + \frac{\pi }{4}} \right),\,\cos \left( {a - \frac{{5\pi }}{6}} \right),\,\tan \left( {a + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\);
\(\sin \left( {a + \frac{\pi }{4}} \right)\)\( = \sin a\cos \frac{\pi }{4} + \cos a\sin \frac{\pi }{4}\)\( = \frac{2}{3}.\frac{{\sqrt 2 }}{2} + \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\frac{{\sqrt 2 }}{2} = \frac{{2\sqrt 2 - \sqrt {10} }}{6}\).
\(\cos \left( {a - \frac{{5\pi }}{6}} \right)\)\( = \cos a\cos \frac{{5\pi }}{6} + \sin a\sin \frac{{5\pi }}{6}\)\( = \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) + \frac{2}{3}.\frac{1}{2} = \frac{{\sqrt {15} + 2}}{6}\).
\(\tan \left( {a + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\)\( = \frac{{\tan a + \tan \frac{{2\pi }}{3}}}{{1 - \tan a\tan \frac{{2\pi }}{3}}} = \frac{{ - \frac{{2\sqrt 5 }}{5} + \left( { - \sqrt 3 } \right)}}{{1 - \left( { - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}} \right).\left( { - \sqrt 3 } \right)}} = \frac{{8\sqrt 5 + 9\sqrt 3 }}{7}\).
Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:
sin 2a, cos 2a.
\(\sin 2a = 2\sin a\cos a = 2.\frac{2}{3}.\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right) = - \frac{{4\sqrt 5 }}{9}\).
\(\cos 2a = 2{\cos ^2}a - 1 = 2.{\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)^2} - 1 = \frac{1}{9}\).
Cho cos a = 0,2 với π < a < 2π. Tính \(\sin \frac{a}{2}\), \(\cos \frac{a}{2}\), \(\tan \frac{a}{2}\).
Do π < a < 2π nên \(\frac{\pi }{2} < \frac{a}{2} < \pi \). Suy ra \(\sin \frac{a}{2} > 0,\,\,\cos \frac{a}{2} < 0\).
Ta có: \({\sin ^2}\frac{a}{2} = \frac{{1 - \cos a}}{2} = \frac{{1 - 0,2}}{2} = 0,4\), suy ra \(\sin \frac{a}{2} = \frac{{\sqrt {10} }}{5}\).
Do đó, \(\cos \frac{a}{2} = - \sqrt {1 - {{\sin }^2}\frac{a}{2}} = - \sqrt {1 - {{\left( {\frac{{\sqrt {10} }}{5}} \right)}^2}} = - \frac{{\sqrt {15} }}{5}\).
\(\tan \frac{a}{2} = \frac{{\sin \frac{a}{2}}}{{\cos \frac{a}{2}}} = \frac{{\frac{{\sqrt {10} }}{5}}}{{ - \frac{{\sqrt {15} }}{5}}} = - \frac{{\sqrt 6 }}{3}\).
Cho \(\tan \frac{a}{2} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\). Tính sin a, cos a, tan a.
Ta có \(\sin a = 2\sin \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2} = \frac{{2\sin \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2}}}{{{{\sin }^2}\frac{a}{2} + {{\cos }^2}\frac{a}{2}}}\) (do \({\sin ^2}\frac{a}{2} + {\cos ^2}\frac{a}{2} = 1\))
\( = \frac{{2\tan \frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{2.\frac{1}{{\sqrt 2 }}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{{2\sqrt 2 }}{3}\).
\(\cos a = {\cos ^2}\frac{a}{2} - {\sin ^2}\frac{a}{2} = \frac{{{{\cos }^2}\frac{a}{2} - {{\sin }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\sin }^2}\frac{a}{2} + {{\cos }^2}\frac{a}{2}}}\)\( = \frac{{1 - {{\tan }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{1}{3}\).
\(\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{{2\sqrt 2 }}{3}}}{{\frac{1}{3}}} = 2\sqrt 2 \).
Cho cos(a + 2b) = 2cos a. Chứng minh rằng: tan(a + b) tan b = \(\frac{{ - 1}}{3}\).
Ta có cos(a + 2b) = 2cos a
⇔ cos[(a + b) + b] = 2cos[(a + b) – b]
⇔ cos(a + b) . cos b – sin(a + b) . sin b = 2[cos(a + b) . cos b + sin(a + b) . sin b]
⇔ cos(a + b) . cos b – 2 cos(a + b) . cos b = 2 sin(a + b) . sin b + sin(a + b) . sin b
⇔ – cos(a + b) . cos b = 3 sin(a + b) . sin b
⇔ sin(a + b) . sin b = \( - \frac{1}{3}\) cos(a + b) . cos b
\( \Leftrightarrow \frac{{\sin \left( {a + b} \right)\sin b}}{{\cos \left( {a + b} \right)\cos b}} = - \frac{1}{3}\)
⇔ tan(a + b) tan b = \(\frac{{ - 1}}{3}\).
Cho tam giác ABC, chứng minh rằng:
tan A + tan B + tan C = tan A . tan B . tan C (với điều kiện tam giác ABC không vuông);
Vì tam giác ABC không vuông nên A, B, C khác \(\frac{\pi }{2}\), do đó tan A, tan B, tan C xác định.
Do A + B + C = π nên A + B = π – C, do đó tan(A + B) = tan(π – C) = tan(– C) = – tanC.
Mà \(\tan \left( {A + B} \right) = \frac{{\tan A + \tan B}}{{1 - \tan A\tan B}}\).
Khi đó \(\frac{{\tan A + \tan B}}{{1 - \tan A\,\tan B}} = - \tan C\)
⇔ tan A + tan B = – tan C . (1 – tan A . tan B)
⇔ tan A + tan B = – tan C + tan A . tan B . tan C
⇔ tan A + tan B + tan C = tan A . tan B . tan C.
Cho tam giác ABC, chứng minh rằng:
\(\tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{C}{2}.\tan \frac{A}{2} = 1\).
Ta có \(\frac{{A + B + C}}{2} = \frac{\pi }{2}\), suy ra \(\frac{A}{2} + \frac{B}{2} = \frac{\pi }{2} - \frac{C}{2}\) nên \(\tan \left( {\frac{A}{2} + \frac{B}{2}} \right) = \cot \frac{C}{2}\)
\( \Leftrightarrow \frac{{\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}}}{{1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}}} = \frac{1}{{\tan \frac{C}{2}}}\)
\( \Leftrightarrow \left( {\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}} \right)\tan \frac{C}{2} = 1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}\)
\( \Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} = 1\)
\( \Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{C}{2}.\tan \frac{A}{2} = 1\).
Trên một mảnh đất hình vuông ABCD, bác An đặt một chiếc đèn pin tại vị trí A chiếu chùm sáng phân kì sang phía góc C. Bác An nhận thấy góc chiếu sáng của đèn pin giới hạn bởi hai tia AM và AN, ở đó các điểm M, N lần lượt thuộc các cạnh BC, CD sao cho BM = \(\frac{1}{2}\)BC, DN = \(\frac{1}{3}\)DC (Hình 4).
Tính \(\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)\).

Trong tam giác vuông ABM, có \(\tan \widehat {BAM} = \frac{{BM}}{{BA}} = \frac{1}{2}\).
Trong tam giác vuông ADN, có \(\tan \widehat {DAN} = \frac{{DN}}{{AD}} = \frac{{DN}}{{DC}} = \frac{1}{3}\).
Do đó, \(\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)\)\( = \frac{{\tan \widehat {BAM} + \tan \widehat {DAN}}}{{1 - \tan \widehat {BAM}.\tan \widehat {DAN}}}\)\( = \frac{{\frac{1}{2} + \frac{1}{3}}}{{1 - \frac{1}{2}.\frac{1}{3}}} = 1\).
Trên một mảnh đất hình vuông ABCD, bác An đặt một chiếc đèn pin tại vị trí A chiếu chùm sáng phân kì sang phía góc C. Bác An nhận thấy góc chiếu sáng của đèn pin giới hạn bởi hai tia AM và AN, ở đó các điểm M, N lần lượt thuộc các cạnh BC, CD sao cho BM = \(\frac{1}{2}\)BC, DN = \(\frac{1}{3}\)DC (Hình 4).
Góc chiếu sáng của đèn pin bằng bao nhiêu độ?

Từ câu a) ta có \(\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)\) = 1 nên \(\widehat {BAM} + \widehat {DAN} = 45^\circ \).
Suy ra \(\widehat {MAN} = \widehat {BAD} - \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right) = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ \).
Vậy góc chiếu sáng của đèn pin bằng 45°.



