Với lời giải Toán 11 trang 31 Tập 1 chi tiết trong Bài 3: Hàm số lượng giác và đồ thị sách Cánh diều giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Toán 11. Mời các bạn đón xem:

Giải Toán 11 Bài 3: Hàm số lượng giác và đồ thị

Bài 1 trang 31 Toán 11 Tập 1: Dùng đồ thị hàm số, tìm giá trị của x trên đoạn [‒2π; 2π] để:

a) Hàm số y = sinx nhận giá trị bằng 1;

b) Hàm số y = sinx nhận giá trị bằng 0;

c) Hàm số y = cosx nhận giá trị bằng ‒1;

d) Hàm số y = cosx nhận giá trị bằng 0.

Lời giải:

a) Đồ thị hàm số y = sinx:

Quan sát đồ thị hàm số y = sinx trên đoạn [‒2π; 2π] ta thấy hàm số y = sinx nhận giá trị bằng 1 tại x$\in \left(-\frac{3\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$.

b) Đồ thị hàm số y = sinx:

Quan sát đồ thị hàm số y = sinx trên đoạn [‒2π; 2π] ta thấy hàm số y = sinx nhận giá trị bằng 0 tại x ∈ {‒2π; ‒π; 0; π; 2π}.

c) Đồ thị hàm số y = cosx:

Quan sát đồ thị hàm số y = cosx trên đoạn [‒2π; 2π] ta thấy hàm số y = cosx nhận giá trị bằng ‒1 tại x ∈ {‒π; π}.

d) Đồ thị hàm số y = cosx:

Quan sát hai đồ thị hàm số y = cosx trên đoạn [‒2π; 2π] ta thấy hàm số y = cosx nhận giá trị bằng 0 tại x$\in \left(-\frac{3\pi }{2};-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2};\frac{3\pi }{2}\right)$.

Bài 2 trang 31 Toán 11 Tập 1: Dùng đồ thị hàm số, tìm giá trị của x trên khoảng $\left(-\pi ;\frac{3\pi }{2}\right)$ để:

a) Hàm số y = tanx nhận giá trị bằng ‒1;

b) Hàm số y = tanx nhận giá trị bằng 0;

c) Hàm số y = cotx nhận giá trị bằng 1;

d) Hàm số y = cotx nhận giá trị bằng 0.

Lời giải:

a) Xét đồ thị hàm số y = ‒1 và đồ thị hàm số y = tanx trên khoảng $\left(-\pi ;\frac{3\pi }{2}\right)$:

Quan sát đồ thị của hai hàm số, ta thấy hàm số y = tanx nhận giá trị bằng ‒1 tại x$\in \left(-\frac{\pi }{4};\frac{\pi }{4}\right)$.

b) Xét đồ thị hàm số y = tanx trên khoảng $\left(-\pi ;\frac{3\pi }{2}\right)$:

Quan sát hình vẽ, ta thấy hàm số y = tanx nhận giá trị bằng 0 tại x ∈ {0; π}.

c) Xét đồ thị hàm số y = 1 và đồ thị hàm số y = cotx trên khoảng $\left(-\pi ;\frac{3\pi }{2}\right)$:

Quan sát đồ thị của hai hàm số, ta thấy hàm số y = cotx nhận giá trị bằng 1 tại x$\in \left(-\frac{3\pi }{4};\frac{\pi }{4};\frac{5\pi }{4}\right)$.

b) Xét đồ thị hàm số y = cotx trên khoảng $\left(-\pi ;\frac{3\pi }{2}\right)$:

Quan sát hình vẽ, ta thấy hàm số y = cotx nhận giá trị bằng 0 tại x$\in \left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$.

Bài 3 trang 31 Toán 11 Tập 1: Xét sự biến thiên của mỗi hàm số sau trên các khoảng tương ứng:

a) y = sinx trên khoảng $\left(-\frac{9\pi }{2};-\frac{7\pi }{2}\right),\left(\frac{21\pi }{2};\frac{23\pi }{2}\right)$;

b) y = cosx trên khoảng (‒20π; ‒19π), (‒9π; ‒8π).

Lời giải:

a) Xét hàm số y = sinx:

Do $\left(-\frac{9\pi }{2};-\frac{7\pi }{2}\right)=\left(-\frac{\pi }{2}-4\pi ;\frac{\pi }{2}-4\pi \right)$ nên hàm số y = sinx đồng biến trên khoảng $\left(-\frac{9\pi }{2};-\frac{7\pi }{2}\right)$.

Do $\left(\frac{21\pi }{2};\frac{23\pi }{2}\right)=\left(\frac{\pi }{2}+10\pi ;\frac{3\pi }{2}+10\pi \right)$ nên hàm số y = sinx nghịch biến trên khoảng $\left(\frac{21\pi }{2};\frac{23\pi }{2}\right)$.

b) Xét hàm số y = cosx:

Do (‒20π; ‒19π) = (0 ‒20π; π ‒ 20π) nên hàm số y = cosx nghịch biến trên khoảng (‒20π; ‒19π).

Do (‒9π; ‒8π) = (‒π – 8π; 0 ‒ 8π) nên hàm số y = cosx đồng biến trên khoảng (‒9π; ‒8π).

Bài 4 trang 31 Toán 11 Tập 1: Dùng đồ thị hàm số, hãy cho biết:

a) Với mỗi m ∈ [‒1;1], có bao nhiêu giá trị $\alpha \in \left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$ sao cho sinα = m;

b) Với mỗi m ∈ [‒1;1], có bao nhiêu giá trị α ∈ [0; π] sao cho cosα = m;

c) Với mỗi m ∈ ℝ, có bao nhiêu giá trị $\alpha \in \left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$ sao cho tanα = m;

d) Với mỗi m ∈ ℝ, có bao nhiêu giá trị α ∈ [0; π] sao cho cotα = m.

Lời giải:

a) Xét đồ thị hàm số y = m (m ∈ [‒1;1]) và đồ thị hàm số y = sinx trên :

Từ đồ thị của hai hàm số ở hình vẽ trên, ta thấy với mỗi m ∈ [‒1;1] thì hai đồ thị cắt nhau tại 1 điểm.

Vậy với mỗi m ∈ [‒1;1] sẽ có 1 giá trị $\alpha \in$  sao cho sinα = m.

b) Xét đồ thị hàm số y = m (m ∈ [‒1;1]) và đồ thị hàm số y = cosx trên [0; π]:

Từ đồ thị của hai hàm số ở hình vẽ trên, ta thấy với mỗi m ∈ [‒1;1] thì hai đồ thị cắt nhau tại 1 điểm.

Vậy m ∈ [‒1;1] sẽ có 1 giá trị α ∈ [0; π] sao cho cosα = m.

c) Xét đồ thị hàm số y = m (m ∈ ℝ) và đồ thị hàm số y = tanx trên :

Từ đồ thị của hai hàm số ở hình vẽ trên, ta thấy với mỗi m ∈ ℝ thì hai đồ thị cắt nhau tại 1 điểm.

Vậy với mỗi m ∈ ℝ sẽ có 1 giá trị $\alpha \in$  sao cho tanα = m.

d) Xét đồ thị hàm số y = m (m ∈ ℝ) và đồ thị hàm số y = cotx trên [0; π]:

Từ đồ thị của hai hàm số ở hình vẽ trên, ta thấy với mỗi m ∈ ℝ thì hai đồ thị cắt nhau tại 1 điểm.

Vậy với mỗi m ∈ ℝ sẽ có 1 giá trị α ∈ [0; π] sao cho cotα = m.

Bài 5 trang 31 Toán 11 Tập 1: Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số:

a) y = sinx cosx;

b) y = tanx + cotx;

c) y = sin²x.

Lời giải:

a) Xét hàm số f(x) = y = sinx cosx có D = ℝ:

• ∀x ∈ D thì ‒x ∈ D;

• f(‒x) = sin(‒x) . cos(‒x) = ‒sinx cosx = ‒f(x).

Do đó hàm số y = sinx cosx là hàm số lẻ.

b) Xét hàm số f(x) = y = tanx + cotx có D=R\$\left(k\pi ;\frac{\pi }{2}+k\pi |k\in \mathbb{Z}\right)$:

• ∀x ∈ D thì ‒x ∈ D;

• f(‒x) = tan(‒x) + cot(‒x) = (‒tanx) + (‒cotx) = ‒(tanx + cotx) = ‒f(x).

Do đó hàm số y = tanx + cotx là hàm số lẻ.

c) Xét hàm số f(x) = y = sin²x có D = ℝ:

• ∀x ∈ D thì ‒x ∈ D;

• f(‒x) = sin²(‒x) = (‒sinx)² = sin²x = f(x).

Do đó hàm số y = tanx + cotx là hàm số chẵn.

Bài 6 trang 31 Toán 11 Tập 1: Một dao động điều hoà có phương trình li độ dao động là: x = Acos(ωt + φ), trong đó t là thời gian tính bằng giây, A là biên độ dao động và x là li độ dao động đều được tính bằng centimét. Khi đó, chu kì T của dao động là T=$\frac{2\pi }{\omega }$. Xác định giá trị của li độ khi t = 0, $t=\frac{T}{4},t=\frac{T}{2},t=\frac{3T}{4}$, t = T và vẽ đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà trên đoạn [0; 2T] trong trường hợp:

a) A = 3 cm, φ = 0;

b) A = 3 cm, $\phi =-\frac{\pi }{2}$;

c) A = 3 cm, $\phi =\frac{\pi }{2}$.

Lời giải:

Từ T = $\frac{2\pi }{\omega }$ ta có $\omega =\frac{2\pi }{T}$.

Khi đó ta có phương trình li độ là x = Acos$\left(\frac{2\pi }{T}.t+\phi \right)$.

a)

‒ Với A = 3 cm và φ = 0 thay vào phương trình li độ x = Acos$\left(\frac{2\pi }{T}.t+\phi \right)$ ta có:

x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$.

• t = 0 thì x = 3cos0 = 3;

• t = $\frac{T}{4}$ thì x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{4}\right)$= 3cos$\frac{\pi }{2}$ = 0;

• t = $\frac{T}{2}$ thì x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{2}\right)$ = 3cos$\pi$ = -3

• t = $\frac{3T}{4}$ thì x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{3T}{4}\right)$ = 3cos$\frac{3\pi }{2}$ = 0;

• t = T thì x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.T\right)$ = 3cos2$\pi$ = 3

‒ Vẽ đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; 2T]:

Xét hàm số x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ có chu kì là T.

Ta vẽ đồ thị hàm số x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; T] theo bảng sau:

Bằng cách dịch chuyển đồ thị hàm số x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; T] song song với trục hoành sang phải theo đoạn có độ dài T, ta sẽ nhận được đồ thị hàm số x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [T; 2T].

Từ đó ta vẽ được đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; 2T] như sau:

b)

‒ Với A = 3 cm và $\phi =-\frac{\pi }{2}$ thay vào phương trình li độ x = Acos$\left(\frac{2\pi }{T}.t+\phi \right)$ ta có:

x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t-\frac{\pi }{2}\right)$ = 3cos$\left(\frac{\pi }{2}-\frac{2\pi }{T}.t\right)$ = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$

• t = 0 thì x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.0\right)$ = 3sin0 = 0

• t = $\frac{T}{4}$ thì x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{4}\right)$ = 3sin$\frac{\pi }{2}$ = 3;

• t = $\frac{T}{2}$ thì x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{2}\right)$ = 3sin$\pi$ = 0;

• t = $\frac{3T}{4}$ thì x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{3T}{4}\right)$ = 3sin$\frac{3\pi }{2}$ = -3;

• t = T thì x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.T\right)$ = 3sin2$\pi$ = 0.

‒ Vẽ đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; 2T]:

Xét hàm số x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ có chu kì là T.

Ta vẽ đồ thị hàm số x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; T] theo bảng sau:

Bằng cách dịch chuyển đồ thị hàm số x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; T] song song với trục hoành sang phải theo đoạn có độ dài T, ta sẽ nhận được đồ thị hàm số x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [T; 2T].

Từ đó ta vẽ được đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; 2T] như sau:

c)

‒ Với A = 3 cm và $\phi =\frac{\pi }{2}$ thay vào phương trình li độ x = Acos$\left(\frac{2\pi }{T}.t+\phi \right)$ ta có:

x = 3cos$\left(\frac{2\pi }{T}.t+\frac{\pi }{2}\right)$ = -3cos$\left(\pi -\left(\frac{2\pi }{T}.t+\frac{\pi }{2}\right)\right)$

= -3cos$\left(\frac{\pi }{2}-\frac{2\pi }{T}.t\right)$ = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$

• t = 0 thì x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.0\right)$ = -3sin0 = 0

• t = $\frac{T}{4}$ thì x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{4}\right)$ = -3sin$\frac{\pi }{2}$ = -3;

• t = $\frac{T}{2}$ thì x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{2}\right)$ = -3sin$\pi$ = 0;

• t = $\frac{3T}{4}$ thì x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.\frac{3T}{4}\right)$ = -3sin$\frac{3\pi }{2}$ = 3;

• t = T thì x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.T\right)$ = -3sin2$\pi$ = 0.

‒ Vẽ đồ thị biểu diễn li độ của dao động điều hoà x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ trên đoạn [0; 2T]:

Đồ thị hàm số x = -3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ là hình đối xứng với đồ thị hàm số x = 3sin$\left(\frac{2\pi }{T}.t\right)$ qua trục hoành:

Bài 7 trang 31 Toán 11 Tập 1: Trong bài toán mở đầu, hãy chỉ ra một số giá trị của x để ống đựng nước cách mặt nước 2m

Lời giải:

Để ông đựng nước cách mặt nước 2m thì $h=\left|y\right|=2$

Hay $\left|2,5.\sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)+2\right|=2$

Suy ra $2,5.\sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)+2=2$ hoặc $2,5.\sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)+2=-2$

*)

$$\begin{gathered} 2,5.\sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)+2=2 \\ \iff \sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)=0 \\ \iff 2\pi x-\frac{\pi }{2}=k\pi ,k\in Z \\ \iff 2x-\frac{1}{2}=k,k\in Z \\ \iff x=\frac{2k+1}{4},k\in Z \\ \iff x\in \left\{....;-\frac{1}{4};\frac{1}{4};\frac{3}{4};....\right\} \end{gathered}$$

mà x$\ge$0 nên $x\in \{\frac{1}{4};\frac{3}{4};\frac{5}{4};...\}$

*)

$$\begin{gathered} 2,5.\sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)+2=-2 \\ \iff \sin \left(2\pi x-\frac{\pi }{2}\right)=-1,6<-1 \end{gathered}$$

Vì tập giá trị của hàm số sin là $\left[-1;1\right]$ nên trong trường hợp này phương trình vô nghiệm.

Vậy một số giá trị của x để ống nước cách mặt nước 2m là $\frac{1}{4};\frac{3}{4};\frac{5}{4}$