Giải bài 60 trang 30 sách bài tập toán 11 - Cánh diều

2024-09-14 13:09:20

Đề bài

Giải phương trình:

a) \(\sin \left( {3x - \frac{\pi }{4}} \right) = \sin \left( {x + \frac{\pi }{6}} \right)\)     

b) \(\cos \left( {2x - \frac{\pi }{3}} \right) = \sin \left( {\frac{\pi }{4} - x} \right)\)

c*) \({\sin ^2}\left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = {\sin ^2}\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right)\)      

d*) \({\cos ^2}\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right) = {\sin ^2}\left( {x + \frac{\pi }{6}} \right)\)

e) \(\cos x + \sin x = 0\)                    

g) \(\sin x - \sqrt 3 \cos x = 0\)

Phương pháp giải - Xem chi tiết

a) Sử dụng kết quả \(\sin x = \sin \alpha  \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \alpha  + k2\pi \\x = \pi  - \alpha  + k2\pi \end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

b) Sử dụng công thức \(\sin \alpha  = \cos \left( {\frac{\pi }{2} - \alpha } \right)\) và \(\cos x = \cos \alpha  \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \alpha  + k2\pi \\x =  - \alpha  + k2\pi \end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

c) Sử dụng công thức \({\sin ^2}x = \frac{{1 - \cos 2x}}{2}\) và kết quả \(\cos x = \cos \alpha  \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \alpha  + k2\pi \\x =  - \alpha  + k2\pi \end{array} \right.\)  \(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

d) Sử dụng các công thức \({\sin ^2}x = \frac{{1 - \cos 2x}}{2}\), \({\cos ^2}x = \frac{{1 + \cos 2x}}{2}\) và kết quả \(\cos x = \cos \alpha  \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \alpha  + k2\pi \\x =  - \alpha  + k2\pi \end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

e) Sử dụng công thức \(\sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = \sin x\cos \frac{\pi }{4} + \cos x\sin \frac{\pi }{4} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\left( {\sin x + \cos x} \right)\), để phương trình trở thành \(\sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = 0\).

Sử dụng kết quả \(\sin x = \sin \alpha  \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \alpha  + k2\pi \\x = \pi  - \alpha  + k2\pi \end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

f) Nhận xét, nếu \(\cos x = 0\) thì \(\sin x = 0\). Điều này là vô lí, do \({\sin ^2}x + {\cos ^2}x = 1\).

Như vậy \(\cos x \ne 0\). Biến đổi phương trình trở thành \(\tan x = \sqrt 3 \).

Sử dụng kết quả \(\tan x = \tan \alpha  \Leftrightarrow x = \alpha  + k\pi \)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

Lời giải chi tiết

a) Ta có:

\(\sin \left( {3x - \frac{\pi }{4}} \right) = \sin \left( {x + \frac{\pi }{6}} \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}3x - \frac{\pi }{4} = x + \frac{\pi }{6} + k2\pi \\3x - \frac{\pi }{4} = \pi  - \left( {x + \frac{\pi }{6}} \right) + k2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}2x = \frac{{5\pi }}{{12}} + k2\pi \\4x = \frac{{13\pi }}{{12}} + k2\pi \end{array} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{{5\pi }}{{24}} + k\pi \\x = \frac{{13\pi }}{{48}} + k\frac{\pi }{2}\end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

b) Ta có \(\sin \left( {\frac{\pi }{4} - x} \right) = \cos \left( {\frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{4} + x} \right) = \cos \left( {\frac{\pi }{4} + x} \right)\). Phương trình trở thành:

\(\cos \left( {2x - \frac{\pi }{3}} \right) = \cos \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}2x - \frac{\pi }{3} = x + \frac{\pi }{4} + k2\pi \\2x - \frac{\pi }{3} =  - \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) + k2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{{7\pi }}{{12}} + k2\pi \\3x = \frac{\pi }{{12}} + k2\pi \end{array} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{{7\pi }}{{12}} + k2\pi \\x = \frac{\pi }{{36}} + k\frac{{2\pi }}{3}\end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

c) Sử dụng công thức hạ bậc, ta có:

\({\sin ^2}\left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = \frac{{1 - \cos \left[ {2\left( {x + \frac{\pi }{4}} \right)} \right]}}{2} = \frac{{1 - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right)}}{2}\),

\({\sin ^2}\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right) = \frac{{1 - \cos \left[ {2\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right)} \right]}}{2} = \frac{{1 - \cos \left( {4x + \pi } \right)}}{2}\)

Phương trình trở thành:

\(\frac{{1 - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right)}}{2} = \frac{{1 - \cos \left( {4x + \pi } \right)}}{2} \Leftrightarrow \cos \left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right) = \cos \left( {4x + \pi } \right)\)

\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}2x + \frac{\pi }{2} = 4x + \pi  + k2\pi \\2x + \frac{\pi }{2} =  - \left( {4x + \pi } \right) + k2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} - 2x = \frac{\pi }{2} + k2\pi \\6x =  - \frac{{3\pi }}{2} + k2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x =  - \frac{\pi }{4} + k\pi \\x =  - \frac{\pi }{4} + k\frac{\pi }{3}\end{array} \right. \Leftrightarrow x =  - \frac{\pi }{4} + k\frac{\pi }{3}\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

d) Sử dụng công thức hạ bậc, ta có:

\({\cos ^2}\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right) = \frac{{1 + \cos \left[ {2\left( {2x + \frac{\pi }{2}} \right)} \right]}}{2} = \frac{{1 + \cos \left( {4x + \pi } \right)}}{2}\)

\({\sin ^2}\left( {x + \frac{\pi }{6}} \right) = \frac{{1 - \cos \left[ {2\left( {x + \frac{\pi }{6}} \right)} \right]}}{2} = \frac{{1 - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{3}} \right)}}{2}\)

Phương trình trở thành:

\(\frac{{1 + \cos \left( {4x + \pi } \right)}}{2} = \frac{{1 - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{3}} \right)}}{2} \Leftrightarrow \cos \left( {4x + \pi } \right) =  - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{3}} \right)\)

Mặt khác, ta có \( - \cos \left( {2x + \frac{\pi }{3}} \right) = \cos \left( {\pi  + 2x + \frac{\pi }{3}} \right) = \cos \left( {2x + \frac{{4\pi }}{3}} \right)\).

Phương trình trở thành:

\(\cos \left( {4x + \pi } \right) = \cos \left( {2x + \frac{{4\pi }}{3}} \right) \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}4x + \pi  = 2x + \frac{{4\pi }}{3} + k2\pi \\4x + \pi  =  - \left( {2x + \frac{{4\pi }}{3}} \right) + k2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}2x = \frac{\pi }{3} + k2\pi \\6x =  - \frac{{7\pi }}{3} + k2\pi \end{array} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{\pi }{6} + k\pi \\x =  - \frac{{7\pi }}{{18}} + k\frac{\pi }{3}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = \frac{\pi }{6} + k\pi \\x =  - \frac{\pi }{{18}} + k\frac{\pi }{3}\end{array} \right.\)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

e) Ta có \(\frac{1}{{\sqrt 2 }}\left( {\sin x + \cos x} \right) = \sin x\cos \frac{\pi }{4} + \cos x\sin \frac{\pi }{4} = \sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right)\).

Do đó, \(\cos x + \sin x = 0 \Leftrightarrow \frac{1}{{\sqrt 2 }}\left( {\cos x + \sin x} \right) = 0 \Leftrightarrow \sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = 0\)

\( \Leftrightarrow x + \frac{\pi }{4} = k\pi  \Leftrightarrow x =  - \frac{\pi }{4} + k\pi \)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

f) Nếu \(\cos x = 0\) thì \(\sin x = 0\). Điều này là vô lí, do \({\sin ^2}x + {\cos ^2}x = 1\).

Như vậy \(\cos x \ne 0\). Phương trình trở thành:

\(\sin x = \sqrt 3 \cos x \Leftrightarrow \frac{{\sin x}}{{\cos x}} = \sqrt 3  \Leftrightarrow \tan x = \sqrt 3 \)

Ta có \(\tan \frac{\pi }{3} = \sqrt 3 \). Phương trình trở thành \(\tan x = \tan \frac{\pi }{3} \Leftrightarrow x = \frac{\pi }{3} + k\pi \)\(\left( {k \in \mathbb{Z}} \right)\)

Bạn muốn hỏi điều gì?
Đặt Câu Hỏi

Chúng tôi sử dụng AI và sức mạnh của cộng đồng để giải quyết câu hỏi của bạn

Mẹo tìm đáp án nhanh

Search Google: "từ khóa + hoctot.me" Ví dụ: "Bài 1 trang 15 SGK Vật lí 11 hoctot.me"