SBT Toán 11 trang 30 Tập 1 (Chân trời sáng tạo)

Ngọc Nguyễn Ngày: 09-10-2023 Lớp 11

217

Với Giải trang 30 SBT Toán lớp 11 trong Bài 5: Phương trình lượng giác cơ bản Sách bài tập Toán lớp 11 Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm bài tập trong SBT Toán lớp 11.

SBT Toán 11 trang 30 Tập 1 (Chân trời sáng tạo)

Bài 1 trang 30 SBT Toán 11 Tập 1: Giải các phương trình lượng giác sau:

a) $\sin (3 x + \frac{π}{6}) = \frac{\sqrt{3}}{2};$

b) cos(2x ‒ 30°) = ‒1;

c) 3sin(‒2x + 17°) = 4;

d) $\cos (3 x - \frac{7 π}{12}) = \cos (- x + \frac{π}{4});$

e) $\sqrt{3} \tan (x - \frac{π}{4}) - 1 = 0;$

g) $\cot (\frac{x}{3} + \frac{2 π}{5}) = \cot \frac{π}{5} .$

Lời giải:

a) $\sin (3 x + \frac{π}{6}) = \frac{\sqrt{3}}{2}$

$\Leftrightarrow \sin (3 x + \frac{π}{6}) = \sin (\frac{π}{3})$

$\Leftrightarrow 3 x + \frac{π}{6} = \frac{π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $\Leftrightarrow 3 x + \frac{π}{6} = \frac{π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{π}{18} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{6} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$

Vậy phương trình có nghiệm là $x = \frac{π}{18} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{6} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$

b) cos(2x ‒ 30°) = ‒1

⇔ 2x ‒ 30° = 180° +k360π (k ∈ ℤ)

⇔ 2x = 210 + k360° (k ∈ ℤ)

⇔ x = 105° + k180° (k ∈ ℤ)

Vậy phương trình có nghiệm là x = 105° + k180° (k ∈ ℤ).

c) 3sin(‒2x + 17°) = 4

$\Leftrightarrow \sin (- 2 x + 17 °) = \frac{4}{3}$

Do $\frac{4}{3} > 1$ nên phương trình vô nghiệm.

d) $\cos (3 x - \frac{7 π}{12}) = \cos (- x + \frac{π}{4})$

$\Leftrightarrow 3 x - \frac{7 π}{12} = - x + \frac{π}{4} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $\Leftrightarrow 3 x - \frac{7 π}{12} = - (- x + \frac{π}{4}) + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{5 π}{24} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{6} + k π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có nghiệm là $x = \frac{5 π}{24} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{6} + k π, k \in ℤ$

e) $\sqrt{3} \tan (x - \frac{π}{4}) - 1 = 0$

$\Leftrightarrow \tan (x - \frac{π}{4}) = \frac{1}{\sqrt{3}}$

$\Leftrightarrow \tan (x - \frac{π}{4}) = \tan \frac{π}{6}$

$\Leftrightarrow x - \frac{π}{4} = \frac{π}{6} + k π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{5 π}{12} + k π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có nghiệm là $x = \frac{5 π}{12} + k π, k \in ℤ$

g) $\cot (\frac{x}{3} + \frac{2 π}{5}) = \cot \frac{π}{5}$

$\Leftrightarrow \frac{x}{3} + \frac{2 π}{5} = \frac{π}{5} + k π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = - \frac{3 π}{5} + k 3 π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có nghiệm là $x = - \frac{3 π}{5} + k 3 π, k \in ℤ$

Bài 2 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Giải các phương trình lượng giác sau:

a) cos(2x + 10°) = sin(50° ‒ x);

b) 8sin³x + 1 = 0;

c) (sinx + 3)(cotx ‒ 1) = 0;

d) tan(x ‒ 30°) ‒ cot50° = 0.

Lời giải:

a) cos(2x + 10°) = sin(50° ‒ x)

⇔ cos(2x + 10°) = cos(x + 40°)

⇔ 2x + 10° = x + 40°+ k360°, k ∈ ℤ hoặc 2x + 10° = ‒x ‒ 40°+ k360°, k ∈ ℤ

⇔ x = 30° + k360°, k ∈ ℤ hoặc $x = - \frac{1}{3} {.50}^{\circ} + k 120^{\circ}, k \in ℤ$ .

Vậy phương trình có các nghiệm là x = 30° + k360°, k ∈ ℤvà $x = - \frac{1}{3} \cdot 50^{\circ} + k 120^{\circ}, k \in ℤ .$

b) 8sin³x + 1 = 0

$\Leftrightarrow \sin^{3} x = - \frac{1}{8} \Leftrightarrow \sin x = - \frac{1}{2}$

$x = - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = π - (- \frac{π}{6}) + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{7 π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có các nghiệm là $x = - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ và $x = \frac{7 π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ .

c) (sinx + 3)(cotx ‒ 1) = 0

⇔ sinx + 3 = 0 hoặc cotx ‒ 1 = 0

⇔ sinx = ‒3 hoặc cotx = 1

Phương trình sinx = ‒3 vô nghiệm.

Phương trình cotx = 1 có nghiệm là $x = \frac{π}{4} + k π, k \in ℤ$ .

Vậy phương trình có các nghiệm là $x = \frac{π}{4} + k π, k \in ℤ$ .

d) tan(x ‒ 30°) ‒ cot50° = 0

⇔ tan(x ‒ 30°) = cot50°

⇔ tan(x ‒ 30°) = tan40°

⇔ x ‒ 30° = 40° + k180°, k ∈ ℤ

⇔ x = 70° + k180°, k ∈ ℤ

Vậy phương trình có các nghiệm là x = 70° + k180°, k ∈ ℤ.

Bài 3 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Giải các phương trình lượng giác sau:

a) $\cos (x + \frac{π}{4}) + \cos (\frac{π}{4} - x) = 0;$

b) 2cos²x + 5sinx ‒ 4 = 0;

c) $\cos (3 x - \frac{π}{4}) + 2 \sin^{2} x - 1 = 0.$

Lời giải:

a) $cos (x + \frac{π}{4}) + cos (\frac{π}{4} - x) = 0$

$\Leftrightarrow cos (x + \frac{π}{4}) = - cos (\frac{π}{4} - x) \Leftrightarrow cos (x + \frac{π}{4}) = cos (\frac{3 π}{4} + x)$

$\Leftrightarrow x + \frac{π}{4} = \frac{3 π}{4} + x + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x + \frac{π}{4} = - \frac{3 π}{4} - x + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = - \frac{π}{2} + k π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có các nghiệm là $x = - \frac{π}{2} + k π, k \in ℤ$

b) 2cos²x + 5sinx ‒ 4 = 0

⇔ 2(1 ‒ sin²x) + 5sinx ‒ 4 = 0

⇔ ‒2sin²x + 5sinx ‒ 2 = 0

⇔ sinx = 2 hoặc $sin x = \frac{1}{2} \Leftrightarrow sin x = \frac{1}{2}$

$\Leftrightarrow x = \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{5 π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

Vậy phương trình có các nghiệm $x = \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ và $x = \frac{5 π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

c) $cos (3 x - \frac{π}{4}) + 2 {sin}^{2} x - 1 = 0$

$\Leftrightarrow cos (3 x - \frac{π}{4}) = 1 - 2 {sin}^{2} x \Leftrightarrow cos (3 x - \frac{π}{4}) = cos 2 x$

$\Leftrightarrow 3 x - \frac{π}{4} = 2 x + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $3 x - \frac{π}{4} = - 2 x + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{π}{4} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{π}{20} + k \frac{2 π}{5}, k \in ℤ$

Vậy phương trình có các nghiệm là $x = \frac{π}{4} + k 2 π, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{20} + k \frac{2 π}{5}, k \in ℤ$

Bài 4 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Tìm tập xác định của hàm số lượng giác $y = \frac{s inx - 2 \cos 3 x}{s inx + \sin (2 x - \frac{π}{3})} .$

Lời giải:

Hàm số xác định khi và chỉ khi $sin x + sin (2 x - \frac{π}{3}) \neq 0.$

Ta có

$sin x + sin (2 x - \frac{π}{3}) = 0 \Leftrightarrow sin x = - sin (2 x - \frac{π}{3}) \Leftrightarrow sin x = sin (- 2 x + \frac{π}{3})$

$\Leftrightarrow x = - 2 x + \frac{π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = π + 2 x - \frac{π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{π}{9} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$ hoặc $x = - \frac{2 π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$

Do đó $sin x + sin (2 x - \frac{π}{3}) \neq 0$ khi và chỉ khi $x \neq \frac{π}{9} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ và x \neq - \frac{2 π}{3} + k 2 π, k \in ℤ .$

Vậy tập xác định của hàm số là $D = ℝ ∖ (\frac{π}{9} + k \frac{2 π}{3}; - \frac{2 π}{3} + k 2 π ∣ k \in ℤ) .$

Bài 5 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Tìm các nghiệm của mỗi phương trình sau trong khoảng (‒π; π)

a) $\sin (3 x - \frac{π}{3}) = 1;$

b) $2 \cos (2 x - \frac{3 π}{4}) = \sqrt{3};$

c) $\tan (x + \frac{π}{9}) = \tan \frac{4 π}{9} .$

Lời giải:

a) $\sin (3 x - \frac{π}{3}) = 1$

$\Leftrightarrow 3 x - \frac{π}{3} = \frac{π}{2} + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{5 π}{18} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$

Với k = ‒1, ta có: $x = \frac{5 π}{18} - 1 \cdot \frac{2 π}{3} = - \frac{7 π}{18}$

Với k = 0, ta có: $x = \frac{5 π}{18} + 0 \cdot \frac{2 π}{3} = \frac{5 π}{18}$

Với k = 1, ta có: $x = \frac{5 π}{18} + 1 \cdot \frac{2 π}{3} = \frac{17 π}{18}$

Do phương trình có nghiệm thuộc (‒π; π) nên $x \in (- \frac{7 π}{18}; \frac{5 π}{18}; \frac{17 π}{18})$

b) $2 \cos (2 x - \frac{3 π}{4}) = \sqrt{3}$

$\Leftrightarrow \cos (2 x - \frac{3 π}{4}) = \frac{\sqrt{3}}{2}$

$\Leftrightarrow \cos (2 x - \frac{3 π}{4}) = \cos \frac{π}{6}$

$\Leftrightarrow 2 x - \frac{3 π}{4} = \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $2 x - \frac{3 π}{4} = - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{11 π}{24} + k π, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{7 π}{24} + k π, k \in ℤ$

Với k = ‒1, ta có $x = \frac{11 π}{24} + (- 1) \cdot π = - \frac{13 π}{24}$ hoặc $x = \frac{7 π}{24} + (- 1) \cdot π = \frac{- 17 π}{24}$

Với k = 0, ta có $x = \frac{11 π}{24} + 0 \cdot π = \frac{11 π}{24}$ hoặc $x = \frac{7 π}{24} + 0 \cdot π = \frac{7 π}{24}$

Với k = 1, ta có $x = \frac{11 π}{24} + 1 \cdot π = \frac{35 π}{24}$ hoặc $x = \frac{7 π}{24} + \cdot π = \frac{31 π}{24}$

Do phương trình có nghiệm thuộc (‒π; π) nên $x \in (- \frac{17 π}{24}; - \frac{13 π}{24}; \frac{7 π}{24}; \frac{11 π}{24})$

c) $\tan (x + \frac{π}{9}) = \tan \frac{4 π}{9}$

$\Leftrightarrow x + \frac{π}{9} = \frac{4 π}{9} + k π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{π}{3} + k π, k \in ℤ$

Với x = ‒1, ta có: $x = \frac{π}{3} + (- 1) \cdot π = \frac{- 2 π}{3}$

Với x = 0, ta có: $x = \frac{π}{3} + 0 \cdot π = \frac{π}{3}$

Với x = ‒1, ta có: $x = \frac{π}{3} + 1 \cdot π = \frac{4 π}{3}$

Do phương trình có nghiệm thuộc (‒π; π) nên $x \in (- \frac{2 π}{3}; \frac{π}{3})$

Bài 6 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Tìm hoành độ các giao điểm của đồ thị các hàm số sau:

a) $y = \sin (2 x - \frac{π}{3})$ và $y = \sin (\frac{π}{4} - x);$

b) $y = \cos (3 x - \frac{π}{4})$ và $y = \cos (x + \frac{π}{6}) .$

Lời giải:

a) Hoành độ các giao điểm của đồ thị 2 hàm số là nghiệm của phương trình: $\sin (2 x - \frac{π}{3}) = \sin (\frac{π}{4} - x)$

$\Leftrightarrow 2 x - \frac{π}{3} = \frac{π}{4} - x + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $2 x - \frac{π}{3} = π - (\frac{π}{4} - x) + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{7 π}{36} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{13 π}{12} + k 2 π, k \in ℤ$

Vậy hoành độ các giao điểm của đồ thị 2 hàm số là: $x = \frac{7 π}{36} + k \frac{2 π}{3}, k \in ℤ$ và $x = \frac{13 π}{12} + k 2 π, k \in ℤ$

b) Hoành độ các giao điểm của đồ thị 2 hàm số là nghiệm của phương trình:

$\cos (3 x - \frac{π}{4}) = \cos (x + \frac{π}{6})$

$\Leftrightarrow 3 x - \frac{π}{4} = x + \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $3 x - \frac{π}{4} = - (x + \frac{π}{6}) + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = \frac{5 π}{24} + k π, k \in ℤ$ hoặc $x = \frac{π}{48} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$

Vậy hoành độ các giao điểm của đồ thị 2 hàm số là: $x = \frac{5 π}{24} + k π, k \in ℤ$ và $x = \frac{π}{48} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ .

Bài 7 trang 31 SBT Toán 11 Tập 1: Tìm hoành độ các giao điểm của đồ thị hàm số $y = \sin 3 x - \cos (\frac{3 π}{4} - x)$ với trục hoành.

Lời giải:

Hoành độ các giao điểm của đồ thị hàm số $y = \sin 3 x - \cos (\frac{3 π}{4} - x)$ với trục hoành là nghiệm của phương trình:

$\sin 3 x - \cos (\frac{3 π}{4} - x) = 0$

$\Leftrightarrow \sin 3 x = \cos (\frac{3 π}{4} - x)$

$\Leftrightarrow \sin 3 x = \cos (\frac{π}{2} + \frac{π}{4} - x)$

$\Leftrightarrow \sin 3 x = \sin (x - \frac{π}{4})$

$3 x = x - \frac{π}{4} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $3 x = π - (x - \frac{π}{4}) + k 2 π, k \in ℤ$

$\Leftrightarrow x = - \frac{π}{8} + k π, k \in ℤ$ và $x = \frac{5 π}{16} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ .

Vậy hoành độ các giao điểm của đồ thị hàm số $y = \sin 3 x - \cos (\frac{3 π}{4} - x)$ với trục hoành là $x = - \frac{π}{8} + k π, k \in ℤ$ và $x = \frac{5 π}{16} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ .