TopStudy

Đáp án và lời giải

Giải SBT Toán 11 Cánh Diều Các phép biến đổi lượng giác có đáp án

Về trang đề

Câu 1

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: A

Ta có tan⁡(a+b)=tan⁡a+tan⁡b1−tan⁡a.tan⁡b=17+341−17.34=25282528=1\tan \left( {a + b} \right) = \frac{{\tan a + \tan b}}{{1 - \tan a.\tan b}} = \frac{{\frac{1}{7} + \frac{3}{4}}}{{1 - \frac{1}{7}.\frac{3}{4}}} = \frac{{\frac{{25}}{{28}}}}{{\frac{{25}}{{28}}}} = 1.

Câu 2

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: A

Vì 0<α<π20 < \alpha < \frac{\pi }{2} nên cos α > 0, do đó từ sin2^{2} α + cos2^{2} α = 1, suy ra

cos⁡α=1−sin⁡2α=1−(13)2=63\cos \alpha = \sqrt {1 - {{\sin }^2}\alpha } = \sqrt {1 - {{\left( {\frac{1}{{\sqrt 3 }}} \right)}^2}} = \frac{{\sqrt 6 }}{3}.

Ta có cos⁡(α+π3)\cos \left( {\alpha + \frac{\pi }{3}} \right)=cos⁡αcos⁡π3−sin⁡α sin⁡π3= \cos \alpha \cos \frac{\pi }{3} - \sin \alpha \,\sin \frac{\pi }{3}=63.12−13.32=66−12= \frac{{\sqrt 6 }}{3}.\frac{1}{2} - \frac{1}{{\sqrt 3 }}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = \frac{{\sqrt 6 }}{6} - \frac{1}{2}.

Câu 3

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: D

Ta có P=(1−3cos⁡2α)(2+3cos⁡2α)P = \left( {1 - 3\cos 2\alpha } \right)\left( {2 + 3\cos 2\alpha } \right)

=[1−3(1−2sin⁡2α)][2+3(1−2sin⁡2α)]= \left[ {1 - 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]\left[ {2 + 3\left( {1 - 2{{\sin }^2}\alpha } \right)} \right]

=(−2+6sin⁡2α)(5−6sin⁡2α)= \left( { - 2 + 6{{\sin }^2}\alpha } \right)\left( {5 - 6{{\sin }^2}\alpha } \right)

=[−2+6.(23)2].[5−6.(23)2]=149= \left[ { - 2 + 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right].\left[ {5 - 6.{{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = \frac{{14}}{9}.

Câu 4

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: B

Ta có sin4^{4} x + cos4^{4} x = 1 – 2sin2^{2} x cos2^{2} x (theo Bài 9a)

= 1 – 2 (sin x cos x)2^{2} = 1−2(sin⁡2x2)2=1−2.sin⁡22x4=1−2(1−cos⁡22x)41 - 2{\left( {\frac{{\sin 2x}}{2}} \right)^2} = 1 - 2.\frac{{{{\sin }^2}2x}}{4} = 1 - \frac{{2\left( {1 - {{\cos }^2}2x} \right)}}{4}

=1−2−2cos⁡22x4=4−2+2cos⁡22x4= 1 - \frac{{2 - 2{{\cos }^2}2x}}{4} = \frac{{4 - 2 + 2{{\cos }^2}2x}}{4}=3+(2cos⁡22x−1)4=3+cos⁡4x4= \frac{{3 + \left( {2{{\cos }^2}2x - 1} \right)}}{4} = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}.

Vậy sin⁡4x+cos⁡4x=3+cos⁡4x4{\sin ^4}x + {\cos ^4}x = \frac{{3 + \cos 4x}}{4}.

Câu 5

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: A

Ta có cos(120° – x) + cos(120° + x) – cos x

= cos 120° cos x + sin 120° sin x + cos 120° cos x – sin 120° sin x – cos x

= 2 cos 120° cos x – cos x

= 2 . (−12)\left( { - \frac{1}{2}} \right) . cos x – cos x

= – cos x – cos x

= – 2 cos x.

Câu 6

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: B

Ta có cos⁡a2cos⁡a2=cos⁡2a2=1+cos⁡2.a22=1+cos⁡a2=1+342=78\cos \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2} = {\cos ^2}\frac{a}{2} = \frac{{1 + \cos 2.\frac{a}{2}}}{2} = \frac{{1 + \cos a}}{2} = \frac{{1 + \frac{3}{4}}}{2} = \frac{7}{8}.

Câu 7

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: A

Ta có A=4sin⁡(a+π3)sin⁡(a−π3)A = 4\sin \left( {a + \frac{\pi }{3}} \right)\sin \left( {a - \frac{\pi }{3}} \right)

=4.(−12).[cos⁡(a+π3+a−π3)−cos⁡(a+π3−a+π3)]= 4.\left( { - \frac{1}{2}} \right).\left[ {\cos \left( {a + \frac{\pi }{3} + a - \frac{\pi }{3}} \right) - \cos \left( {a + \frac{\pi }{3} - a + \frac{\pi }{3}} \right)} \right]

=−2(cos⁡2a−cos⁡2π3)= - 2\left( {\cos 2a - \cos \frac{{2\pi }}{3}} \right)

=−2[(2cos⁡2a−1)−(−12)]= - 2\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) - \left( { - \frac{1}{2}} \right)} \right]

=−2[2.(53)2−1+12]=−119= - 2\left[ {2.{{\left( {\frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)}^2} - 1 + \frac{1}{2}} \right] = - \frac{{11}}{9}.

Câu 8

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: D

Ta có cos(a + b) cos(a − b) =12[cos⁡(a+b+a−b)+cos⁡(a+b−a+b)]= \frac{1}{2}\left[ {\cos \left( {a + b + a - b} \right) + \cos \left( {a + b - a + b} \right)} \right]

=12(cos⁡2a+cos⁡2b)= \frac{1}{2}\left( {\cos 2a + \cos 2b} \right)

=12[(2cos⁡2a−1)+(1−2sin⁡2b)]= \frac{1}{2}\left[ {\left( {2{{\cos }^2}a - 1} \right) + \left( {1 - 2{{\sin }^2}b} \right)} \right]

=12.[2.(13)2−2.(−23)2]=−13= \frac{1}{2}.\left[ {2.{{\left( {\frac{1}{3}} \right)}^2} - 2.{{\left( { - \frac{2}{3}} \right)}^2}} \right] = - \frac{1}{3}.

Câu 9

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: C

Ta có P=sin⁡π9+sin⁡5π9cos⁡π9+cos⁡5π9P = \frac{{\sin \frac{\pi }{9} + \sin \frac{{5\pi }}{9}}}{{\cos \frac{\pi }{9} + \cos \frac{{5\pi }}{9}}}=2sin⁡π9+5π92cos⁡π9−5π922cos⁡π9+5π92cos⁡π9−5π92= \frac{{2\sin \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}{{2\cos \frac{{\frac{\pi }{9} + \frac{{5\pi }}{9}}}{2}\cos \frac{{\frac{\pi }{9} - \frac{{5\pi }}{9}}}{2}}}

=sin⁡π3cos⁡(−2π9)cos⁡π3cos⁡(−2π9)=sin⁡π3cos⁡π3=3212=3= \frac{{\sin \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}}{{\cos \frac{\pi }{3}\cos \left( { - \frac{{2\pi }}{9}} \right)}} = \frac{{\sin \frac{\pi }{3}}}{{\cos \frac{\pi }{3}}} = \frac{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}}}{{\frac{1}{2}}} = \sqrt 3.

Câu 10

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Đáp án đúng là: C

Ta có A=sin⁡x+sin⁡2x+sin⁡3xcos⁡x+cos⁡2x+cos⁡3xA = \frac{{\sin x + \sin 2x + \sin 3x}}{{\cos x + \cos 2x + \cos 3x}}=(sin⁡x+sin⁡3x)+sin⁡2x(cos⁡x+cos⁡3x)+cos⁡2x= \frac{{\left( {\sin x + \sin 3x} \right) + \sin 2x}}{{\left( {\cos x + \cos 3x} \right) + \cos 2x}}

=2sin⁡x+3x2cos⁡x−3x2+sin⁡2x2cos⁡x+3x2cos⁡x−3x2+cos⁡2x= \frac{{2\sin \frac{{x + 3x}}{2}\cos \frac{{x - 3x}}{2} + \sin 2x}}{{2\cos \frac{{x + 3x}}{2}\cos \frac{{x - 3x}}{2} + \cos 2x}}=2sin⁡2xcos⁡(−x)+sin⁡2x2cos⁡2xcos⁡(−x)+cos⁡2x= \frac{{2\sin 2x\cos \left( { - x} \right) + \sin 2x}}{{2\cos 2x\cos \left( { - x} \right) + \cos 2x}}

=sin⁡2x(2cos⁡x+1)cos⁡2x(2cos⁡x+1)=sin⁡2xcos⁡2x=tan⁡2x= \frac{{\sin 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}}{{\cos 2x\left( {2\cos x + 1} \right)}} = \frac{{\sin 2x}}{{\cos 2x}} = \tan 2x.

Câu 11

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Vì π2<a<π\frac{\pi }{2} < a < \pi nên cos a < 0, do đó từ sin2^{2} a + cos2^{2} a = 1, suy ra

cos⁡a=−1−sin⁡2a=−1−(23)2=−53\cos a = - \sqrt {1 - {{\sin }^2}a} = - \sqrt {1 - {{\left( {\frac{2}{3}} \right)}^2}} = - \frac{{\sqrt 5 }}{3}.

Ta có tan⁡a=sin⁡acos⁡a=23−53=−255\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{2}{3}}}{{ - \frac{{\sqrt 5 }}{3}}} = - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}.

Câu 12

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

sin⁡(a+π4)\sin \left( {a + \frac{\pi }{4}} \right)=sin⁡acos⁡π4+cos⁡asin⁡π4= \sin a\cos \frac{\pi }{4} + \cos a\sin \frac{\pi }{4}=23.22+(−53).22=22−106= \frac{2}{3}.\frac{{\sqrt 2 }}{2} + \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\frac{{\sqrt 2 }}{2} = \frac{{2\sqrt 2 - \sqrt {10} }}{6}.

cos⁡(a−5π6)\cos \left( {a - \frac{{5\pi }}{6}} \right)=cos⁡acos⁡5π6+sin⁡asin⁡5π6= \cos a\cos \frac{{5\pi }}{6} + \sin a\sin \frac{{5\pi }}{6}=(−53).(−32)+23.12=15+26= \left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right).\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) + \frac{2}{3}.\frac{1}{2} = \frac{{\sqrt {15} + 2}}{6}.

tan⁡(a+2π3)\tan \left( {a + \frac{{2\pi }}{3}} \right)=tan⁡a+tan⁡2π31−tan⁡atan⁡2π3=−255+(−3)1−(−255).(−3)=85+937= \frac{{\tan a + \tan \frac{{2\pi }}{3}}}{{1 - \tan a\tan \frac{{2\pi }}{3}}} = \frac{{ - \frac{{2\sqrt 5 }}{5} + \left( { - \sqrt 3 } \right)}}{{1 - \left( { - \frac{{2\sqrt 5 }}{5}} \right).\left( { - \sqrt 3 } \right)}} = \frac{{8\sqrt 5 + 9\sqrt 3 }}{7}.

Câu 13

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

sin⁡2a=2sin⁡acos⁡a=2.23.(−53)=−459\sin 2a = 2\sin a\cos a = 2.\frac{2}{3}.\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right) = - \frac{{4\sqrt 5 }}{9}.

cos⁡2a=2cos⁡2a−1=2.(−53)2−1=19\cos 2a = 2{\cos ^2}a - 1 = 2.{\left( { - \frac{{\sqrt 5 }}{3}} \right)^2} - 1 = \frac{1}{9}.

Câu 14

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Do π < a < 2π nên π2<a2<π\frac{\pi }{2} < \frac{a}{2} < \pi. Suy ra sin⁡a2>0,  cos⁡a2<0\sin \frac{a}{2} > 0,\,\,\cos \frac{a}{2} < 0.

Ta có: sin⁡2a2=1−cos⁡a2=1−0,22=0,4{\sin ^2}\frac{a}{2} = \frac{{1 - \cos a}}{2} = \frac{{1 - 0{,}2}}{2} = 0{,}4, suy ra sin⁡a2=105\sin \frac{a}{2} = \frac{{\sqrt {10} }}{5}.

Do đó, cos⁡a2=−1−sin⁡2a2=−1−(105)2=−155\cos \frac{a}{2} = - \sqrt {1 - {{\sin }^2}\frac{a}{2}} = - \sqrt {1 - {{\left( {\frac{{\sqrt {10} }}{5}} \right)}^2}} = - \frac{{\sqrt {15} }}{5}.

tan⁡a2=sin⁡a2cos⁡a2=105−155=−63\tan \frac{a}{2} = \frac{{\sin \frac{a}{2}}}{{\cos \frac{a}{2}}} = \frac{{\frac{{\sqrt {10} }}{5}}}{{ - \frac{{\sqrt {15} }}{5}}} = - \frac{{\sqrt 6 }}{3}.

Câu 15

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có sin⁡a=2sin⁡a2cos⁡a2=2sin⁡a2cos⁡a2sin⁡2a2+cos⁡2a2\sin a = 2\sin \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2} = \frac{{2\sin \frac{a}{2}\cos \frac{a}{2}}}{{{{\sin }^2}\frac{a}{2} + {{\cos }^2}\frac{a}{2}}} (do sin⁡2a2+cos⁡2a2=1{\sin ^2}\frac{a}{2} + {\cos ^2}\frac{a}{2} = 1)

=2tan⁡a2tan⁡2a2+1=2.12(12)2+1=223= \frac{{2\tan \frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{2.\frac{1}{{\sqrt 2 }}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{{2\sqrt 2 }}{3}.

cos⁡a=cos⁡2a2−sin⁡2a2=cos⁡2a2−sin⁡2a2sin⁡2a2+cos⁡2a2\cos a = {\cos ^2}\frac{a}{2} - {\sin ^2}\frac{a}{2} = \frac{{{{\cos }^2}\frac{a}{2} - {{\sin }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\sin }^2}\frac{a}{2} + {{\cos }^2}\frac{a}{2}}}=1−tan⁡2a2tan⁡2a2+1=1−(12)2(12)2+1=13= \frac{{1 - {{\tan }^2}\frac{a}{2}}}{{{{\tan }^2}\frac{a}{2} + 1}} = \frac{{1 - {{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{{\sqrt 2 }}} \right)}^2} + 1}} = \frac{1}{3}.

tan⁡a=sin⁡acos⁡a=22313=22\tan a = \frac{{\sin a}}{{\cos a}} = \frac{{\frac{{2\sqrt 2 }}{3}}}{{\frac{1}{3}}} = 2\sqrt 2.

Câu 16

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có cos(a + 2b) = 2cos a

⇔ cos[(a + b) + b] = 2cos[(a + b) – b]

⇔ cos(a + b) . cos b – sin(a + b) . sin b = 2[cos(a + b) . cos b + sin(a + b) . sin b]

⇔ cos(a + b) . cos b – 2 cos(a + b) . cos b = 2 sin(a + b) . sin b + sin(a + b) . sin b

⇔ – cos(a + b) . cos b = 3 sin(a + b) . sin b

⇔ sin(a + b) . sin b = −13- \frac{1}{3} cos(a + b) . cos b

⇔sin⁡(a+b)sin⁡bcos⁡(a+b)cos⁡b=−13\Leftrightarrow \frac{{\sin \left( {a + b} \right)\sin b}}{{\cos \left( {a + b} \right)\cos b}} = - \frac{1}{3}

⇔ tan(a + b) tan b = −13\frac{{ - 1}}{3}.

Câu 17

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Vì tam giác ABC không vuông nên A, B, C khác π2\frac{\pi }{2}, do đó tan A, tan B, tan C xác định.

Do A + B + C = π nên A + B = π – C, do đó tan(A + B) = tan(π – C) = tan(– C) = – tanC.

Mà tan⁡(A+B)=tan⁡A+tan⁡B1−tan⁡Atan⁡B\tan \left( {A + B} \right) = \frac{{\tan A + \tan B}}{{1 - \tan A\tan B}}.

Khi đó tan⁡A+tan⁡B1−tan⁡A tan⁡B=−tan⁡C\frac{{\tan A + \tan B}}{{1 - \tan A\,\tan B}} = - \tan C

⇔ tan A + tan B = – tan C . (1 – tan A . tan B)

⇔ tan A + tan B = – tan C + tan A . tan B . tan C

⇔ tan A + tan B + tan C = tan A . tan B . tan C.

Câu 18

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Ta có A+B+C2=π2\frac{{A + B + C}}{2} = \frac{\pi }{2}, suy ra A2+B2=π2−C2\frac{A}{2} + \frac{B}{2} = \frac{\pi }{2} - \frac{C}{2} nên tan⁡(A2+B2)=cot⁡C2\tan \left( {\frac{A}{2} + \frac{B}{2}} \right) = \cot \frac{C}{2}

⇔tan⁡A2+tan⁡B21−tan⁡A2.tan⁡B2=1tan⁡C2\Leftrightarrow \frac{{\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}}}{{1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}}} = \frac{1}{{\tan \frac{C}{2}}}

⇔(tan⁡A2+tan⁡B2)tan⁡C2=1−tan⁡A2.tan⁡B2\Leftrightarrow \left( {\tan \frac{A}{2} + \tan \frac{B}{2}} \right)\tan \frac{C}{2} = 1 - \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2}

⇔tan⁡A2.tan⁡C2+tan⁡B2.tan⁡C2+tan⁡A2.tan⁡B2=1\Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} = 1

⇔tan⁡A2.tan⁡B2+tan⁡B2.tan⁡C2+tan⁡C2.tan⁡A2=1\Leftrightarrow \tan \frac{A}{2}.\tan \frac{B}{2} + \tan \frac{B}{2}.\tan \frac{C}{2} + \tan \frac{C}{2}.\tan \frac{A}{2} = 1.

Câu 19

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Trong tam giác vuông ABM, có tan⁡BAM^=BMBA=12\tan \widehat {BAM} = \frac{{BM}}{{BA}} = \frac{1}{2}.

Trong tam giác vuông ADN, có tan⁡DAN^=DNAD=DNDC=13\tan \widehat {DAN} = \frac{{DN}}{{AD}} = \frac{{DN}}{{DC}} = \frac{1}{3}.

Do đó, tan⁡(BAM^+DAN^)\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right)=tan⁡BAM^+tan⁡DAN^1−tan⁡BAM^.tan⁡DAN^= \frac{{\tan \widehat {BAM} + \tan \widehat {DAN}}}{{1 - \tan \widehat {BAM}.\tan \widehat {DAN}}}=12+131−12.13=1= \frac{{\frac{1}{2} + \frac{1}{3}}}{{1 - \frac{1}{2}.\frac{1}{3}}} = 1.

Câu 20

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Từ câu a) ta có tan⁡(BAM^+DAN^)\tan \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right) = 1 nên BAM^+DAN^=45∘\widehat {BAM} + \widehat {DAN} = 45^\circ.

Suy ra MAN^=BAD^−(BAM^+DAN^)=90∘−45∘=45∘\widehat {MAN} = \widehat {BAD} - \left( {\widehat {BAM} + \widehat {DAN}} \right) = 90^\circ - 45^\circ = 45^\circ.

Vậy góc chiếu sáng của đèn pin bằng 45°.