Bài 3. CÁC CÔNG THỨC LƯỢNG GIÁC

1. Công thức cộng


\(+)\) \(\sin (\alpha + \beta)\) \(=\sin \alpha\cos \beta+ \sin \beta\cos a\).

\(+)\) \(\sin (\alpha - \beta)\) \(=\sin \alpha\cos \beta-\sin \beta\cos a\).

\(+)\) \(\cos (\alpha + \beta)\) \(=\cos \alpha\cos \beta - \sin \alpha\sin \beta\).

\(+)\) \(\cos (\alpha - \beta)\) \(=\cos \alpha\cos \beta +\sin \alpha\sin \beta\).

\(+)\) \(\tan (\alpha + \beta)\) \(=\displaystyle\frac{\tan \alpha + \tan \beta}{1-\tan a\tan \beta}\).

\(+)\) \(\tan (\alpha - \beta)\) \(=\displaystyle\frac{\tan \alpha - \tan \beta}{1+\tan \alpha\tan \beta}\)


2. Công thức góc nhân đôi

lt11c1b3.tex

\(+)\) \(\cos2\alpha = \cos^2\alpha - \sin^2\alpha\) \(= 2\cos^2\alpha - 1\) \(= 1 - 2\sin^2\alpha\).

\(+)\) \(\sin2\alpha=2\sin \alpha\cos \alpha\).

\(+)\) \(\tan2\alpha=\displaystyle\frac{2\tan \alpha}{1-\tan^2\alpha}\).


3. Công thức biến đổi tích thành tổng


\(+)\) \(\cos \alpha\cos \beta\) \(=\displaystyle\frac{1}{2}\left[\cos \left({\alpha - \beta}\right)+\cos \left({\alpha + \beta}\right)\right]\)

\(+)\) \(\sin \alpha\sin \beta\) \(=\displaystyle\frac{1}{2}\left[{\cos\left({\alpha - \beta}\right) - \cos\left({\alpha + \beta}\right)}\right]\)

\(+)\) \(\sin \alpha\cos \beta\) \(=\displaystyle\frac{1}{2}\left[{\sin\left({\alpha - \beta}\right) + \sin\left({\alpha + \beta}\right)}\right]\).


4. Công thức biến đổi tổng thành tích


\(+)\) \(\cos \alpha + \cos \beta \) \(= 2\cos \displaystyle\frac{\alpha + \beta}{2}\cos \displaystyle\frac{\alpha - \beta}{2}\)

\(+)\) \(\cos \alpha - \cos \beta \) \(= -2\sin\displaystyle\frac{\alpha + \beta}{2}\sin\displaystyle\frac{\alpha - \beta}{2}\)

\(+)\) \(\sin \alpha + \sin \beta \) \(= 2\sin \displaystyle\frac{\alpha + \beta}{2}\cos \displaystyle\frac{\alpha - \beta}{2}\)

\(+)\) \(\sin \alpha-\sin \beta\) \(=2\cos\displaystyle\frac{\alpha + \beta}{2}\sin\displaystyle\frac{\alpha - \beta}{2}\)

Câu 1:

Cho góc lượng giác có số đo bằng \(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\).

a) Xác định điểm \(M\) trên đường tròn lượng giác biểu diễn góc lượng giác đã cho.

b) Tính các giá trị lượng giác của góc lượng giác đã cho.

a) Điểm \(M\) trên đường tròn lượng giác biểu diễn góc lượng giác có số đo là \(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\) được xác định trong hình bên.

Image

b) Ta có

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

\(\tan\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=\displaystyle\frac{\sin\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)}{\cos\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)}=-\sqrt{3}\); \(\cot\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=\displaystyle\frac{\cos\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)}{\sin\left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)}=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{3}}\).

Câu 2:

Tìm các giá trị lượng giác của góc lượng giác \(\alpha =120^\circ\).

Lấy điểm \(M\) trên đường tròn lượng giác sao cho \((OA,OM)=\alpha=120^\circ\) (hình bên). Gọi \(H\), \(K\) lần lượt là hình chiếu của điểm \(M\) trên các trục \(Ox\), \(Oy\).

Khi đó, ta có \(\widehat{AOM}=120^\circ\), suy ra \(\widehat{BOM}=\widehat{KOM}=30^\circ\).

Image

Theo hệ thức trong tam giác vuông \(KOM\), ta có

\(OK=OM\cdot \cos \widehat{KOM}=\cos 30^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}\)


\(MK=OM\cdot \sin \widehat{KOM}=\sin 30^\circ=\displaystyle\frac{1}{2}.\)

Do đó, \(M\left(-\displaystyle\frac{1}{2};\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}\right)\).

Vậy \(\sin 120^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}\); \(\cos 120^\circ=-\displaystyle\frac{1}{2}\); \(\tan 120^\circ=\displaystyle\frac{\sin 120^\circ}{\cos 120^\circ}=-\sqrt{3}\); \(\cot 120^\circ=\displaystyle\frac{\cos 120^\circ}{\sin 120^\circ}=-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{3}\).

Câu 3:

Tìm các giá trị lượng giác của góc lượng giác \(\beta =-\displaystyle\frac{\pi}{4}\).

Lấy điểm \(M\) trên đường tròn lượng giác sao cho \((OA,OM)=\alpha=-\displaystyle\frac{\pi}{4}=-45^\circ\) (hình bên). Gọi \(H\), \(K\) lần lượt là hình chiếu của điểm \(M\) trên các trục \(Ox\), \(Oy\).

Khi đó, ta có \(\widehat{AOM}=45^\circ\), suy ra \(\widehat{B'OM}=\widehat{KOM}=45^\circ\).

Image

Theo hệ thức trong tam giác vuông \(KOM\), ta có

\(OK=OM\cdot \cos \widehat{KOM}=\cos 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}.\)


\(MK=OM\cdot \sin \widehat{KOM}=\sin 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}.\)

Do đó, \(M\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2};\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\right)\).

Vậy \(\sin \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\); \(\cos \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\); \(\tan \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=\displaystyle\frac{\sin \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)}{\cos \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)}=-1\); \(\cot \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=\displaystyle\frac{\cos \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)}{\sin \left(-\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)}=-1\).

Câu 4:

Tính các giá trị lượng giác của các góc

a) \(\displaystyle\frac{13 \pi}{3}\);

b) \(-45^\circ\).

a) Vì \(\displaystyle\frac{13 \pi}{3}=\displaystyle\frac{\pi}{3}+4 \pi\) nên

\(\begin{array}{ll}\sin \displaystyle\frac{13 \pi}{3}=\sin \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}; & \cos \displaystyle\frac{13 \pi}{3}=\cos \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{1}{2}; \\ \tan \displaystyle\frac{13 \pi}{3}=\displaystyle\frac{\sin \displaystyle\frac{13 \pi}{3}}{\cos \displaystyle\frac{13 \pi}{3}}=\sqrt{3}; & \cot \displaystyle\frac{13 \pi}{3}=\displaystyle\frac{\cos \displaystyle\frac{13 \pi}{3}}{\sin \displaystyle\frac{13 \pi}{3}}=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{3}.\end{array}\)

b) Vì điểm biểu diễn của góc \(-45^\circ\) và góc \(45^\circ\) trên đường tròn lượng giác đối xứng nhau qua trục hoành nên chúng có cùng hoành độ và tung độ đối nhau. Do đó ta có

\(\begin{array}{ll}\sin \left(-45^\circ\right)=-\sin 45^\circ=\displaystyle\frac{-\sqrt{2}}{2} ; & \cos \left(-45^\circ\right)=\cos 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}; \\ \tan \left(-45^\circ\right)=\displaystyle\frac{\sin \left(-45^\circ\right)}{\cos \left(-45^\circ\right)}=-1 ; & \cot \left(-45^\circ\right)=\displaystyle\frac{\cos \left(-45^\circ\right)}{\sin \left(-45^\circ\right)}=-1.\end{array}\)

Câu 5:

Tính giá trị của biểu thức \(Q=\tan^2 \displaystyle\frac{\pi}{3}+\sin^2\displaystyle\frac{\pi}{4}+\cot \displaystyle\frac{\pi}{4}+\cos \displaystyle\frac{\pi}{2}\).

Ta có

\begin{eqnarray*}P&=&\tan^2 \displaystyle\frac{\pi}{3}+\sin^2\displaystyle\frac{\pi}{4}+\cot \displaystyle\frac{\pi}{4}+\cos \displaystyle\frac{\pi}{2}\\ &=&(\sqrt{3})^2+\left(\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2+1+0\\ &=&\displaystyle\frac{9}{2}.\end{eqnarray*}

Câu 6:

Tính giá trị của biếu thức \(P=\cos^2\displaystyle\frac{\pi}{3}+\tan\displaystyle\frac{\pi}{4}+\cot^2\displaystyle\frac{\pi}{6}+\sin\displaystyle\frac{\pi}{2}\).

Ta có

\begin{eqnarray*}P&=& \cos^2 \displaystyle\frac{\pi}{3}+\tan \displaystyle\frac{\pi}{4}+\cot^2\displaystyle\frac{\pi}{6}+\sin \displaystyle\frac{\pi}{2}\\ &=&\left(\displaystyle\frac{1}{2}\right)^2+1+\left(\sqrt{3}\right)^2+1=\displaystyle\frac{21}{4}.\end{eqnarray*}

Câu 7:

Tính các giá trị lượng giác (nếu có) của mỗi góc sau

a) \(\displaystyle\frac{\pi}{3}+k2\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\));

b) \(k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\));

c) \(\displaystyle\frac{\pi}{2}+k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\));

d) \(\displaystyle\frac{\pi}{4}+k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\)).

a) Xét \(\alpha=\displaystyle\frac{\pi}{3}+k2\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\)), ta có

+) \(\sin \alpha=\sin \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}\);

+) \(\cos \alpha=\cos \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{1}{2}\);

+) \(\tan \alpha=\tan \displaystyle\frac{\pi}{3}=\sqrt{3}\);

+) \(\cot \alpha=\tan \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{3}\).

b) Xét \(\alpha=k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\)), ta có

+) \(\sin \alpha=0\);

+) \(\cos \alpha=(-1)^k\);

+) \(\tan \alpha=0\);

+) \(\cot \alpha\) không xác định.

c) Xét \(\alpha=\displaystyle\frac{\pi}{2}+k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\)), ta có

+) \(\sin \alpha=(-1)^k\);

+) \(\cos \alpha=0\);

+) \(\cot \alpha=0\);

+) \(\tan \alpha\) không xác định.

d) Xét \(\alpha=\displaystyle\frac{\pi}{4}+k\pi\) (\(k\in \mathbb{Z}\)), ta có

+) \(\sin \alpha=(-1)^k\cdot \displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

+) \(\cos \alpha=(-1)^k\cdot \displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

+) \(\tan \alpha=1\);

+) \(\cot \alpha=1\).

Câu 8:

Tính các giá trị lượng giác của mỗi góc sau: \(225^\circ\); \(-225^\circ\); \(-1~035^\circ\); \(\displaystyle\frac{5\pi}{3}\); \(\displaystyle\frac{19\pi}{2}\); \(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\).

+) \(\sin 225^\circ=\sin (45^\circ+180^\circ)=-\sin 45^\circ=-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\cos 225^\circ=\cos (45^\circ+180^\circ)=-\cos 45^\circ=-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\tan 225^\circ=\displaystyle\frac{\sin 225^\circ}{\cos 225^\circ}=1\);

\(\cot 225^\circ=\displaystyle\frac{\cos 225^\circ}{\sin 225^\circ}=1\).

+) \(\sin (-225^\circ)=\sin (-45^\circ+180^\circ)=-\sin (-45^\circ)=\sin 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\cos (-225^\circ)=\cos (-45^\circ+180^\circ)=-\cos (-45^\circ)=-\cos 45^\circ=-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\tan (-225^\circ)=\displaystyle\frac{\sin (-225^\circ)}{\cos (-225^\circ)}=-1\);

\(\cot (-225^\circ)=\displaystyle\frac{\cos (-225^\circ)}{\sin (-225^\circ)}=-1\).

+) \(\sin (-1~035^\circ)=\sin (45^\circ -3\cdot 360^\circ)=\sin 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\cos (-1~035^\circ)=\cos (45^\circ -3\cdot 360^\circ)=\cos 45^\circ=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\tan (-1~035^\circ)=\displaystyle\frac{\sin (-1~035^\circ)}{\cos (-1~035^\circ)}=1\);

\(\cot (-1~035^\circ)=\displaystyle\frac{\cos (-1~035^\circ)}{\sin (-1~035^\circ)}=1\);

+) \(\sin \displaystyle\frac{5\pi}{3}=\sin \left(2\pi-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=\sin \left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=-\sin \displaystyle\frac{\pi}{3}=-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}\);

\(\cos \displaystyle\frac{5\pi}{3}=\cos \left(2\pi-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=\cos \left(-\displaystyle\frac{\pi}{3}\right)=\cos \displaystyle\frac{\pi}{3}=\displaystyle\frac{1}{2}\);

\(\tan \displaystyle\frac{5\pi}{3}=\displaystyle\frac{\sin \displaystyle\frac{5\pi}{3}}{\cos \displaystyle\frac{5\pi}{3}}=-\sqrt{3}\);

\(\cot \displaystyle\frac{5\pi}{3}=\displaystyle\frac{\cos \displaystyle\frac{5\pi}{3}}{\sin \displaystyle\frac{5\pi}{3}}=-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{3}\).

+) \(\sin \displaystyle\frac{19\pi}{2}=\sin \left(10\pi-\displaystyle\frac{\pi}{2}\right)=\sin \left(-\displaystyle\frac{\pi}{2}\right)=-\sin \displaystyle\frac{\pi}{2}=-1\);

\(\cos \displaystyle\frac{19\pi}{2}=\cos \left(10\pi-\displaystyle\frac{\pi}{2}\right)=\cos \left(-\displaystyle\frac{\pi}{2}\right)=\cos \displaystyle\frac{\pi}{2}=0\);

\(\cot \displaystyle\frac{19\pi}{2}=\displaystyle\frac{\cos \displaystyle\frac{19\pi}{2}}{\sin \displaystyle\frac{19\pi}{2}}=0\).

+) \(\sin \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)=\sin \left(\displaystyle\frac{\pi}{4}-40\pi\right)=\sin \displaystyle\frac{\pi}{4}=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\cos \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)=\cos \left(\displaystyle\frac{\pi}{4}-40\pi\right)=\cos \displaystyle\frac{\pi}{4}=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

\(\tan \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)=\displaystyle\frac{\sin \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)}{\cos \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)}=1\);

\(\cot \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)=\displaystyle\frac{\cos \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)}{\sin \left(-\displaystyle\frac{159\pi}{4}\right)}=1\).

Câu 9:

Xét dấu các giá trị lượng giác của góc lượng giác \(\alpha=-\displaystyle\frac{3\pi}{4}\).

Do \(-\pi<-\displaystyle\frac{3\pi}{4}<-\displaystyle\frac{\pi}{2}\) nên \(\sin \left(-\displaystyle\frac{3\pi}{4}\right)<0\); \(\cos \left(-\displaystyle\frac{3\pi}{4}\right)<0\); \(\tan \left(-\displaystyle\frac{3\pi}{4}\right)>0\); \(\cot \left(-\displaystyle\frac{3\pi}{4}\right)>0\).

Câu 10:

Xét dấu các giá trị lượng giác của góc lượng giác \(\alpha=\displaystyle\frac{5\pi}{6}\).

Do \(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\displaystyle\frac{5\pi}{6}<\pi\) nên \(\sin \left(\displaystyle\frac{5\pi}{6}\right)>0\); \(\cos \left(\displaystyle\frac{5\pi}{6}\right)<0\); \(\tan \left(\displaystyle\frac{5\pi}{6}\right)<0\); \(\cot \left(\displaystyle\frac{5\pi}{6}\right)<0\).

Câu 11:

Cho \(\cos \alpha=\displaystyle\frac{3}{4}\) với \(-\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<0\). Tính các giá trị lượng giác còn lại của góc \(\alpha\).

Image

Ta có \(\sin ^2 \alpha=1-\cos ^2 \alpha=\displaystyle\frac{7}{16}\).

Do đó \(\sin \alpha=-\displaystyle\frac{\sqrt{7}}{4}\) hoặc \(\sin \alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{7}}{4}\).

\(-\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<0\) nên điểm biểu diễn của góc \(\alpha\) trên đường tròn lượng giác thuộc góc phần tư thứ \(IV\) (Hình 6), do đó \(\sin \alpha < 0\).

Suy ra \(\sin \alpha=-\displaystyle\frac{\sqrt{7}}{4}\).

Do đó \(\tan \alpha=\displaystyle\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=-\displaystyle\frac{\sqrt{7}}{3}\)\(\cot \alpha=\displaystyle\frac{1}{\tan \alpha}=-\displaystyle\frac{3 \sqrt{7}}{7}\).

Câu 12:

Cho góc lượng giác \(\alpha\) sao cho \(-\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<0\)\(\tan \alpha=-2\). Tính \(\cos \alpha\), \(\sin \alpha\).

Do \(\tan \alpha=-2\) nên \(\displaystyle\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=-2\), suy ra \(\sin \alpha=-2\cos \alpha\).

\(\cos^2\alpha+\sin^2\alpha=1\) nên \(\cos^2\alpha+(-2\cos\alpha)^2=1\), suy ra \(\cos^2 \alpha=\displaystyle\frac{1}{5}\).

Do \(-\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<0\) nên \(\cos \alpha>0\).

Từ đó ta có \(\cos \alpha=\sqrt{\displaystyle\frac{1}{5}}=\displaystyle\frac{1}{\sqrt{5}}\), suy ra \(\sin \alpha=-2\cdot \displaystyle\frac{1}{\sqrt{5}}=-\displaystyle\frac{2}{\sqrt{5}}\).

Câu 13:

Cho góc lượng giác \(\alpha\) sao cho \(\pi<\alpha<\displaystyle\frac{3\pi}{2}\)\(\sin \alpha=-\displaystyle\frac{4}{5}\). Tìm \(\cos \alpha\).

\(\cos^2\alpha+\sin^2\alpha=1\) nên \(\cos^2\alpha=1-\sin^2\alpha=1-\left(-\displaystyle\frac{4}{5}\right)^2=\displaystyle\frac{9}{25}\).

Do \(\pi<\alpha<\displaystyle\frac{3\pi}{2}\) nên \(\cos \alpha<0\).

Từ đó ta có \(\cos \alpha=-\sqrt{\displaystyle\frac{9}{25}}=-\displaystyle\frac{3}{4}\).

Câu 14:

Tính các giá trị lượng giác của góc \(\alpha\), biết

a) \(\cos\alpha=\displaystyle\frac{1}{5}\)\(0<\alpha<\displaystyle\frac{\pi}{2}\);

b) \(\sin\alpha=\displaystyle\frac{2}{5}\)\(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<\pi\);

c) \(\tan\alpha=\sqrt{5}\)\(\pi<\alpha<\displaystyle\frac{3\pi}{2}\);

d) \(\cot\alpha=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{2}}\)\(\displaystyle\frac{3\pi}{2}<\alpha<2\pi\).

a) Ta có \(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\Rightarrow \sin^2\alpha=1-\cos^2\alpha\) \(\Leftrightarrow \sin\alpha=\sqrt{1-\cos^2\alpha}\) hoặc \(\sin\alpha=-\sqrt{1-\cos^2\alpha}.\)

\(0<\alpha<\displaystyle\frac{\pi}{2}\) nên \(\sin\alpha>0\), suy ra \(\sin\alpha=\sqrt{1-\cos^2\alpha}\)

\(\Rightarrow\sin\alpha=\sqrt{1-\left(\displaystyle\frac{1}{5}\right)^2}=\sqrt{\displaystyle\frac{24}{25}}=\displaystyle\frac{2\sqrt{6}}{5}\).

\(\tan\alpha=\displaystyle\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}\) nên \(\tan\alpha=\displaystyle\frac{2\sqrt{6}}{5}:\displaystyle\frac{1}{5}=2\sqrt{6}\)\(\cot\alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{6}}{12}\).

b) Ta có \(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\Rightarrow \cos^2\alpha=1-\sin^2\alpha\) \(\Leftrightarrow \cos\alpha=\sqrt{1-\sin^2\alpha}\) hoặc \(\cos\alpha=-\sqrt{1-\sin^2\alpha}.\)

\(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<\pi\) nên \(\cos\alpha<0\), suy ra \(\cos\alpha=-\sqrt{1-\sin^2\alpha}\)

\(\Rightarrow\cos\alpha=-\sqrt{1-\left(\displaystyle\frac{2}{5}\right)^2}=-\sqrt{\displaystyle\frac{21}{25}}=-\displaystyle\frac{\sqrt{21}}{5}\).

\(\tan\alpha=\displaystyle\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}\) nên \(\tan\alpha=\displaystyle\frac{2}{5}:\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{21}}{5}\right)=-\displaystyle\frac{2\sqrt{21}}{21}\)\(\cot\alpha=-\displaystyle\frac{\sqrt{21}}{2}\).

c) Vì \(\pi<\alpha<\displaystyle\frac{3\pi}{2}\) nên \(\cos\alpha<0\), do đó từ công thức:

\(1+\tan^2\alpha=\displaystyle\frac{1}{\cos^2\alpha}\), suy ra \(\cos^2\alpha=\displaystyle\frac{1}{1+\tan^2\alpha}\).

\(\Rightarrow\cos\alpha=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{1+\tan^2\alpha}}=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{1+(\sqrt{5})^2}}=-\displaystyle\frac{\sqrt{6}}{6}\);

\(\cot\alpha=\displaystyle\frac{1}{\tan\alpha}=\displaystyle\frac{\sqrt{5}}{5}\)\(\sin\alpha=\tan\alpha\cdot\cos\alpha=-\displaystyle\frac{\sqrt{30}}{6}\).

d) Vì \(\displaystyle\frac{3\pi}{2}<\alpha<2\pi\) nên \(\sin\alpha<0\), do đó từ công thức:

\(1+\cot^2\alpha=\displaystyle\frac{1}{\sin^2\alpha}\), suy ra \(\sin^2\alpha=\displaystyle\frac{1}{1+\cot^2\alpha}\).

\(\Rightarrow\sin\alpha=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{1+\cot^2\alpha}}=-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{1+\left(-\displaystyle\frac{1}{\sqrt{2}}\right)^2}}=-\displaystyle\frac{\sqrt{6}}{3}\);

\(\tan\alpha=\displaystyle\frac{1}{\cot\alpha}=-\sqrt{2}\)\(\cos\alpha=\cot\alpha\cdot\sin\alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{3}\).

Câu 15:

Tính các giá trị lượng giác của góc \(\alpha\) trong mỗi trường hợp sau

a) \(\sin \alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{15}}{4}\) với \(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<\pi\);

b) \(\cos \alpha=-\displaystyle\frac{2}{3}\) với \(-\pi<\alpha<0\);

c) \(\tan \alpha=3\) với \(-\pi<\alpha<0\);

d) \(\cot \alpha=-2\) với \(0<\alpha<\pi\).

a) Xét \(\sin \alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{15}}{4}\) với \(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<\pi\);

\(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\) nên \(\cos^2\alpha=1-\sin^2\alpha=1-\left(\displaystyle\frac{\sqrt{15}}{4}\right)^2=\displaystyle\frac{1}{16}\).

Do \(\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<\pi\) nên \(\cos \alpha<0\).

Từ đó ta có \(\cos \alpha=-\sqrt{\displaystyle\frac{1}{16}}=-\displaystyle\frac{1}{4}\).

Ta có \(\tan \alpha=\displaystyle\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=-\sqrt{15}\); \(\cot \alpha=\displaystyle\frac{\cos \alpha}{\sin \alpha}=-\displaystyle\frac{\sqrt{15}}{15}\).

b) Xét \(\cos \alpha=-\displaystyle\frac{2}{3}\) với \(-\pi<\alpha<0\);

\(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\) nên \(\sin^2\alpha=1-\cos^2\alpha=1-\left(-\displaystyle\frac{2}{3}\right)^2=\displaystyle\frac{5}{9}\).

Do \(-\pi<\alpha<0\) nên \(\sin \alpha<0\).

Từ đó ta có \(\sin \alpha=-\sqrt{\displaystyle\frac{5}{9}}=-\displaystyle\frac{\sqrt{5}}{3}\).

Ta có \(\tan \alpha=\displaystyle\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=-\displaystyle\frac{\sqrt{5}}{2}\); \(\cot \alpha=\displaystyle\frac{\cos \alpha}{\sin \alpha}=-\displaystyle\frac{2\sqrt{5}}{5}\).

c) Xét \(\tan \alpha=3\) với \(-\pi<\alpha<0\);

Ta có \(\cot \alpha=\displaystyle\frac{1}{3}\).

Do \(\tan \alpha=3\) nên \(\displaystyle\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}=3\), suy ra \(\sin \alpha=3\cos \alpha\).

\(\cos^2\alpha+\sin^2\alpha=1\) nên \(\cos^2\alpha+(3\cos\alpha)^2=1\), suy ra \(\cos^2 \alpha=\displaystyle\frac{1}{10}\).

+) Do \(-\displaystyle\frac{\pi}{2}<\alpha<0\) nên \(\cos \alpha>0\).

Từ đó ta có \(\cos \alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{10}}{10}\).

+) Do \(-\pi<\alpha<-\displaystyle\frac{\pi}{2}\) nên \(\cos \alpha<0\).

Từ đó ta có \(\cos \alpha=-\displaystyle\frac{\sqrt{10}}{10}\).

d) Xét \(\cot \alpha=-2\) với \(0<\alpha<\pi\);

Ta có \(\tan \alpha=-\displaystyle\frac{1}{2}\).

Do \(\cot \alpha=-2\) nên \(\displaystyle\frac{\cos \alpha}{\sin \alpha}=-2\), suy ra \(\cos \alpha=-2\sin \alpha\).

\(\cos^2\alpha+\sin^2\alpha=1\) nên \((-2\sin \alpha)^2+\sin^2\alpha=1\), suy ra \(\sin^2 \alpha=\displaystyle\frac{1}{5}\).

Do \(0<\alpha<\pi\) nên \(\sin \alpha>0\).

Từ đó ta có \(\sin \alpha=\displaystyle\frac{\sqrt{5}}{5}\).

Câu 16:

Tính

a) \(\sin \displaystyle\frac{13\pi}{4}\);

b) \(\sin \displaystyle\frac{\pi}{10}-\cos \displaystyle\frac{2\pi}{5}\).

a) Ta có

\(\sin \displaystyle\frac{13\pi}{4}=\sin \left(3\pi+\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)\) \(=\sin \left(\pi+\displaystyle\frac{\pi}{4}\right)=-\sin \displaystyle\frac{\pi}{4}=-\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\);

b) Ta có

\(\sin \displaystyle\frac{\pi}{10}-\cos \displaystyle\frac{2\pi}{5}=\sin \displaystyle\frac{\pi}{10}-\sin \left(\displaystyle\frac{\pi}{2}-\displaystyle\frac{2\pi}{5}\right)\) \(=\sin \displaystyle\frac{\pi}{10}-\sin \displaystyle\frac{\pi}{10}=0\).

Câu 17:

Tính

a) \(\cos^2 \displaystyle\frac{\pi}{8}+\cos^2 \displaystyle\frac{3\pi}{8}\).

b) \(\tan 1^\circ\cdot \tan 2^\circ\cdot \tan 45^\circ\cdot \tan 88^\circ\cdot \tan 89^\circ\).

a) Ta có

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

b) Ta có

\begin{eqnarray*}& &\tan 1^\circ\cdot \tan 2^\circ\cdot \tan 45^\circ\cdot \tan 88^\circ\cdot \tan 89^\circ\\ &=&\tan 1^\circ\cdot \tan 2^\circ\cdot \tan 45^\circ\cdot \tan (90^\circ-2^\circ)\cdot \tan (90^\circ-1^\circ)\\ &=&\tan 1^\circ\cdot \tan 2^\circ\cdot \tan 45^\circ\cdot \cot 2^\circ\cdot \cot 1^\circ\\ &=&\tan 1^\circ\cdot \cot 1^\circ\cdot \tan 2^\circ\cdot \cot 2^\circ\cdot \tan 45^\circ\\ &=&\tan 45^\circ=1.\end{eqnarray*}

Câu 18:

a) Biểu diễn \(\sin \displaystyle\frac{61\pi}{8}\) qua giá trị lượng giác có số đo từ \(0\) đến \(\displaystyle\frac{\pi}{4}\).

b) Biểu diễn \(\tan 258^\circ\) qua giá trị lượng giác có số đo từ \(0^\circ\) đến \(45^\circ\).

a) \(\sin \displaystyle\frac{61 \pi}{8}=\sin \left(8 \pi-\displaystyle\frac{3 \pi}{8}\right)=\sin \left(-\displaystyle\frac{3 \pi}{8}\right)\) \(=-\sin \displaystyle\frac{3 \pi}{8}=-\cos \left(\displaystyle\frac{\pi}{2}-\displaystyle\frac{3 \pi}{8}\right)=-\cos \displaystyle\frac{\pi}{8}\);

b) \(\tan 258^\circ =\tan \left(180^\circ +78^\circ \right)=\tan 78^\circ\) \(=\cot \left(90^\circ -12^\circ \right)=\cot 12^\circ\).

Câu 19:

Chứng minh các đẳng thức:

a) \(\cos^4\alpha-\sin^4\alpha=2\cos^2\alpha-1\);

b) \(\displaystyle\frac{\cos^2\alpha+\tan^2\alpha-1}{\sin^2\alpha}=\tan^2\alpha\).

a) Ta có

\begin{eqnarray*}\cos^4\alpha-\sin^4\alpha&=& \left(\cos^2\alpha-\sin^2\alpha\right)\left(\cos^2\alpha+\sin^2\alpha\right)\\ &= & \cos^2\alpha-\left(1-\sin^2\alpha\right)\\ &= & 2\cos^2\alpha-1.\end{eqnarray*}

b) Ta có

\begin{eqnarray*}\displaystyle\frac{\cos^2\alpha+\tan^2\alpha-1}{\sin^2\alpha}&=& \displaystyle\frac{\cos^2\alpha-1}{\sin^2\alpha}+\displaystyle\frac{\tan^2\alpha}{\sin^2\alpha}\\ &= & \displaystyle\frac{-\sin^2\alpha}{\sin^2\alpha}+\displaystyle\frac{\sin^2\alpha}{\cos^2\alpha}\cdot\displaystyle\frac{1}{\sin^2\alpha}\\ &= & \displaystyle\frac{1}{\cos^2\alpha}-1\\ &=&\displaystyle\frac{1-\cos^2\alpha}{\cos^2\alpha}\\ &=&\displaystyle\frac{\sin^2\alpha}{\cos^2\alpha}=\tan^2\alpha.\end{eqnarray*}

Câu 20:

Khi một tia sáng truyền từ không khí vào mặt nước thì một phần tia sáng bị phản xạ trên bề mặt, phần còn lại bị khúc xạ như hình bên. Góc tới \(i\) liên hệ với góc khúc xạ \(r\) bởi Định luật khúc xạ ánh sáng

\(\displaystyle\frac{\sin i}{\sin r}=\displaystyle\frac{n_2}{n_1}.\) Ở đây, \(n_1\)\(n_2\) tương ứng với chiết suất của môi trường \(1\) (không khí) và môi trường \(2\) (nước). Cho biết góc tới \(i=50^\circ\), hãy tính góc khúc xạ, biết rằng chiết suất của không khí bằng \(1\) còn chiết suất của nước là \(1{,}33\).

Image

Ta có \(\displaystyle\frac{\sin i}{\sin r}=\displaystyle\frac{n_2}{n_1}\Leftrightarrow \displaystyle\frac{\sin 50^\circ}{\sin r}\) \(=\displaystyle\frac{1{,}33}{1}\Leftrightarrow \sin r=\displaystyle\frac{\sin 50^\circ}{1{,}33}\Rightarrow r\approx 35{,}17^\circ\).

Câu 21:

Khi xe đạp di chuyển, van \(V\) của bánh xe quay quanh trục \(O\) theo chiều kim đồng hồ với tốc độ góc không đổi là \(11\) rad/s (hình bên). Ban đầu van nằm ở vị trí \(A\). Hỏi sau một phút di chuyển, khoảng cách từ van đến mặt đất là bao nhiêu, biết bán kính \(OA=58\) cm? Giả sử độ dày của lốp xe không đáng kể. Kết quả làm tròn đến hàng phần mười.

Image
Image

Sau một phút quay được \(660\) rad.

Khoảng cách từ \(V\) đến mặt đất là

\(OA-VV'=OA-OA\sin 660=58-58\sin 660 \approx 42{,}8\) cm.

Câu 22:

Thanh \(OM\) quay ngược chiều kim đồng hồ quanh trục \(O\) của nó trên một mặt phẳng thẳng đứng và in bóng vuông góc xuống mặt đất như Hình 12. Vị trí ban đầu của thanh là \(OA\). Hỏi độ dài bóng \(O'M'\) của \(OM\) khi thanh quay được \(3\displaystyle\frac{1}{10}\) vòng là bao nhiêu, biết độ dài thanh \(OM\)\(15\) cm? Kết quả làm tròn đến hàng phần mười.

Image

Gắn hệ trục toạ độ \(Oxy\) như hình vẽ.

Image

Khi thanh quay \(3\) vòng thì trở về vị trí ban đầu \(OA\).

Quay thêm \(\displaystyle\frac{1}{10}\) vòng thì ta được \(\widehat{AOM}=\displaystyle\frac{360^\circ}{10}=36^\circ\).

Khi đó, \(O'M'=OP=15\cdot \cos 36^\circ \approx 12{,}1\) cm.