Giải SBT Toán 11 Cánh Diều Các phép biến đổi lượng giác có đáp án
Đề thi

Giải SBT Toán 11 Cánh Diều Các phép biến đổi lượng giác có đáp án

A
Admin
ToánLớp 1178 lượt thi
20 câu hỏi
1. Tự luận
1 điểm

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.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Ta có \(\tan \left( {a + b} \right) = \frac{{\tan a + \tan b}}{{1 - \tan a.\tan b}} = \frac{{\frac{1}{7} + \frac{3}{4}}}{{1 - \frac{1}{7}.\frac{3}{4}}} = \frac{{\frac{{25}}{{28}}}}{{\frac{{25}}{{28}}}} = 1\).

2. Tự luận
1 điểm

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. \(\sqrt 6 - \frac{1}{2}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

\(0 < \alpha < \frac{\pi }{2}\) 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 \(\cos \left( {\alpha + \frac{\pi }{3}} \right)\)\( = \cos \alpha \cos \frac{\pi }{3} - \sin \alpha \,\sin \frac{\pi }{3}\)\( = \frac{{\sqrt 6 }}{3}.\frac{1}{2} - \frac{1}{{\sqrt 3 }}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = \frac{{\sqrt 6 }}{6} - \frac{1}{2}\).

3. Tự luận
1 điểm

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. \(\frac{{14}}{9}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Ta có \(P = \left( {1 - 3\cos 2\alpha } \right)\left( {2 + 3\cos 2\alpha } \right)\)

\( = \left[ {1 - 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]\left[ {2 + 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]\)

\( = \left( { - 2 + 6{{\sin }^2}\alpha } \right)\left( {5 - 6{{\sin }^2}\alpha } \right)\)

\( = \left[ { - 2 + 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right].\left[ {5 - 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = \frac{{14}}{9}\).

4. Tự luận
1 điểm

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. \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 - \cos 4x}}{2}\).

Xem đáp án

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 \({\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}\).

5. Tự luận
1 điểm

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.

Xem đáp án

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.

6. Tự luận
1 điểm

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. \(\frac{{23}}{8}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Ta có \(\cos \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2} = {\cos ^2}\frac{a}{2} = \frac{{1 + \cos 2.\frac{a}{2}}}{2} = \frac{{1 + \cos a}}{2} = \frac{{1 + \frac{3}{4}}}{2} = \frac{7}{8}\).

7. Tự luận
1 điểm

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. \(\frac{1}{9}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Ta có \(A = 4\sin \left( {a + \frac{\pi }{3}} \right)\sin \left( {a - \frac{\pi }{3}} \right)\)

\( = 4.\left( { - \frac{1}{2}} \right).\left[ {\cos \left( {a + \frac{\pi }{3} + a - \frac{\pi }{3}} \right) - \cos \left( {a + \frac{\pi }{3} - a + \frac{\pi }{3}} \right)} \right]\)

\( =  - 2\left( {\cos 2a - \cos \frac{{2\pi }}{3}} \right)\)

\( = - 2\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) - \left( { - \frac{1}{2}} \right)} \right]\)

\( = - 2\left[ {2.{{\left( {\frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)}^2} - 1 + \frac{1}{2}} \right] = - \frac{{11}}{9}\).

8. Tự luận
1 điểm

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. \( - \frac{1}{3}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Ta có cos(a + b) cos(a − b) \( = \frac{1}{2}\left[ {\cos \left( {a + b + a - b} \right) + \cos \left( {a + b - a + b} \right)} \right]\)

\( = \frac{1}{2}\left( {\cos 2a + \cos 2b} \right)\)

\( = \frac{1}{2}\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) + \left( {1 - 2{{\sin }^2}b} \right)} \right]\)

\( = \frac{1}{2}.\left[ {2.{{\left( {\frac{1}{3}} \right)}^2} - 2.{{\left( { - \frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = - \frac{1}{3}\).

9. Tự luận
1 điểm

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. \( - \sqrt 3 \).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Ta có \(P = \frac{{\sin \frac{\pi }{9} + \sin \frac{{5\pi }}{9}}}{{\cos \frac{\pi }{9} + \cos \frac{{5\pi }}{9}}}\)\( = \frac{{2\sin \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}{{2\cos \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}\)

\( = \frac{{\sin \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}}{{\cos \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}} = \frac{{\sin \frac{\pi }{3}}}{{\cos \frac{\pi }{3}}} = \frac{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}}}{{\frac{1}{2}}} = \sqrt 3 \).

10. Tự luận
1 điểm

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.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Ta có \(A = \frac{{\sin x + \sin 2x + \sin 3x}}{{\cos x + \cos 2x + \cos 3x}}\)\( = \frac{{\left( {\sin x + \sin 3x} \right) + \sin 2x}}{{\left( {\cos x + \cos 3x} \right) + \cos 2x}}\)

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

\( = \frac{{\sin 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}}{{\cos 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}} = \frac{{\sin 2x}}{{\cos 2x}} = \tan 2x\).

11. Tự luận
1 điểm

Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:

cos a, tan a;

Xem đáp án

\(\frac{\pi }{2} < a < \pi \) 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 \(\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{2}{3}}}{{ - \frac{{\sqrt 5 }}{3}}} = - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}\).

12. Tự luận
1 điểm

Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:

\(\sin \left( {a + \frac{\pi }{4}} \right),\,\cos \left( {a - \frac{{5\pi }}{6}} \right),\,\tan \left( {a + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\);

Xem đáp án

\(\sin \left( {a + \frac{\pi }{4}} \right)\)\( = \sin a\cos \frac{\pi }{4} + \cos a\sin \frac{\pi }{4}\)\( = \frac{2}{3}.\frac{{\sqrt 2 }}{2} + \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\frac{{\sqrt 2 }}{2} = \frac{{2\sqrt 2 - \sqrt {10} }}{6}\).

\(\cos \left( {a - \frac{{5\pi }}{6}} \right)\)\( = \cos a\cos \frac{{5\pi }}{6} + \sin a\sin \frac{{5\pi }}{6}\)\( = \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) + \frac{2}{3}.\frac{1}{2} = \frac{{\sqrt {15}  + 2}}{6}\).

\(\tan \left( {a + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\)\( = \frac{{\tan a + \tan \frac{{2\pi }}{3}}}{{1 - \tan a\tan \frac{{2\pi }}{3}}} = \frac{{ - \frac{{2\sqrt 5 }}{5} + \left( { - \sqrt 3 } \right)}}{{1 - \left( { - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}} \right).\left( { - \sqrt 3 } \right)}} = \frac{{8\sqrt 5 + 9\sqrt 3 }}{7}\).

13. Tự luận
1 điểm

Cho \(\sin a = \frac{2}{3}\) với \(\frac{\pi }{2} < a < \pi \). Tính:

sin 2a, cos 2a.

Xem đáp án

\(\sin 2a = 2\sin a\cos a = 2.\frac{2}{3}.\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right) = - \frac{{4\sqrt 5 }}{9}\).

\(\cos 2a = 2{\cos ^2}a - 1 = 2.{\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)^2} - 1 = \frac{1}{9}\).

14. Tự luận
1 điểm

Cho cos a = 0,2 với π < a < 2π. Tính \(\sin \frac{a}{2}\), \(\cos \frac{a}{2}\), \(\tan \frac{a}{2}\).

Xem đáp án

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, \(\cos \frac{a}{2} = - \sqrt {1 - {{\sin }^2}\frac{a}{2}} = - \sqrt {1 - {{\left( {\frac{{\sqrt {10} }}{5}} \right)}^2}} = - \frac{{\sqrt {15} }}{5}\).

\(\tan \frac{a}{2} = \frac{{\sin \frac{a}{2}}}{{\cos \frac{a}{2}}} = \frac{{\frac{{\sqrt {10} }}{5}}}{{ - \frac{{\sqrt {15} }}{5}}} = - \frac{{\sqrt 6 }}{3}\).

15. Tự luận
1 điểm

Cho \(\tan \frac{a}{2} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\). Tính sin a, cos a, tan a.

Xem đáp án

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 \({\sin ^2}\frac{a}{2} + {\cos ^2}\frac{a}{2} = 1\))

\( = \frac{{2\tan \frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{2.\frac{1}{{\sqrt 2 }}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{{2\sqrt 2 }}{3}\).     

\(\cos a = {\cos ^2}\frac{a}{2} - {\sin ^2}\frac{a}{2} = \frac{{{{\cos }^2}\frac{a}{2} - {{\sin }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\sin }^2}\frac{a}{2} + {{\cos }^2}\frac{a}{2}}}\)\( = \frac{{1 - {{\tan }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{1}{3}\).

\(\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{{2\sqrt 2 }}{3}}}{{\frac{1}{3}}} = 2\sqrt 2 \).

16. Tự luận
1 điểm

Cho cos(a + 2b) = 2cos a. Chứng minh rằng: tan(a + b) tan b = \(\frac{{ - 1}}{3}\).

Xem đáp án

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 = \(\frac{{ - 1}}{3}\).

17. Tự luận
1 điểm

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);

Xem đáp án

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.

\(\tan \left( {A + B} \right) = \frac{{\tan A + \tan B}}{{1 - \tan A\tan B}}\).

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.

18. Tự luận
1 điểm

Cho tam giác ABC, chứng minh rằng:

\(\tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{C}{2}.\tan \frac{A}{2} = 1\).

Xem đáp án

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 \(\tan \left( {\frac{A}{2} + \frac{B}{2}} \right) = \cot \frac{C}{2}\)

\( \Leftrightarrow \frac{{\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}}}{{1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}}} = \frac{1}{{\tan \frac{C}{2}}}\)

\( \Leftrightarrow \left( {\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}} \right)\tan \frac{C}{2} = 1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}\)

\( \Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} = 1\)

\( \Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{C}{2}.\tan \frac{A}{2} = 1\).

19. Tự luận
1 điểm

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 \(\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)\).

Trên một mảnh đất hình vuông ABCD Tính tan(góc BAM + góc DAN) (ảnh 1)

Xem đáp án

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, \(\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)\)\( = \frac{{\tan \widehat {BAM} + \tan \widehat {DAN}}}{{1 - \tan \widehat {BAM}.\tan \widehat {DAN}}}\)\( = \frac{{\frac{1}{2} + \frac{1}{3}}}{{1 - \frac{1}{2}.\frac{1}{3}}} = 1\).

20. Tự luận
1 điểm

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?

Trên một mảnh đất hình vuông ABCD Góc chiếu sáng của đèn pin bằng bao nhiêu độ (ảnh 1)

Xem đáp án

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°.