Giải SBT Toán 11 trang 31 Tập 1 Chân trời sáng tạo

Nguyễn Mạnh Tài Ngày: 08-11-2023 Lớp 11

258

Với lời giải SBT Toán 11 trang 31 Tập 1 chi tiết trong Bài 5: Phương trình lượng giác sách Chân trời sáng tạo giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Toán 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Toán 11 Bài 5: Phương trình lượng giác

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

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

$\Leftrightarrow x = - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ 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 (vô nghiệm) hoặc sinx = $\frac{1}{2}$

⇔ sinx = $\frac{1}{2}$ $\Leftrightarrow x = \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $x = π - \frac{π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

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

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

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

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

(do $x = - \frac{2 π}{3} - k 2 π, k \in ℤ$ và $x = - \frac{2 π}{3} + k 2 π, k \in ℤ$ có cùng điểm biểu diễn trên đường tròn lượng giác.)

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) $\sin (3 x - \frac{π}{3}) = 1$

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

$\Leftrightarrow 3 x = \frac{5 π}{6} + k 2 π, k \in ℤ$

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

Lại có x ∈ (‒π; π) nên ta có:

$- π < \frac{5 π}{18} + k \frac{2 π}{3} < π$ $\Leftrightarrow - 1 < \frac{5}{18} + k \frac{2}{3} < 1$ $\Leftrightarrow - \frac{23}{12} < k < \frac{13}{12}$

Mà k ∈ ℤ nên k ∈ {–1; 0; 1}.

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: $x = \frac{5 π}{18} + 1 \cdot \frac{2 π}{3} = \frac{17 π}{18}$

Vậy phương trình có nghiệm $x \in \{- \frac{7 π}{18}; \frac{5 π}{18}; \frac{17 π}{18}\} .$

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

$\Leftrightarrow 2 x = \frac{11 π}{12} + k 2 π, k \in ℤ$ hoặc $2 x = \frac{7 π}{12} + k 2 π, k \in ℤ$

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

Lại có x ∈ (‒π; π) nên ta có:

⦁ $- π < \frac{11 π}{24} + k π < π$ $\Leftrightarrow - 1 < \frac{11}{24} + k < 1$ $\Leftrightarrow - \frac{35}{24} < k < \frac{13}{24}$

Mà k ∈ ℤ nên k ∈ {–1; 0}.

⦁ $- π < \frac{7 π}{24} + k π < π$ $\Leftrightarrow - 1 < \frac{7}{24} + k < 1$ $\Leftrightarrow - \frac{31}{24} < k < \frac{17}{24}$

Mà k ∈ ℤ nên k ∈ {–1; 0}.

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 $x = \frac{7 π}{24} + 0 \cdot π = \frac{7 π}{24}$

Vậy phương trình có nghiệm $x \in \{- \frac{17 π}{24}; - \frac{13 π}{24}; \frac{7 π}{24}; \frac{11 π}{24}\} .$

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

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

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

Lại có x ∈ (‒π; π) nên ta có:

$- π < \frac{π}{3} + k π < π$ $\Leftrightarrow - 1 < \frac{1}{3} + k < 1$ $\Leftrightarrow - \frac{4}{3} < k < \frac{2}{3}$

Mà k ∈ ℤ nên k ∈ {–1; 0}.

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

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

Vậy phương trình có nghiệm $x \in \{- \frac{2 π}{3}; \frac{π}{3}\} .$

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:

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

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

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

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

$\Leftrightarrow 3 x = x - \frac{π}{4} + k 2 π, k \in ℤ$ 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 $x = \frac{5 π}{16} + k \frac{π}{2}, k \in ℤ$ .