Một số bài tập lương giác khó Bài 1 : Chứng minh

tải về 54.26 Kb.
 Chuyển đổi dữ liệu 23.08.2016 Kích 54.26 Kb. #26984
 Một số bài tập lương giác khó Bài 1 : Chứng minh : ( cos 7r + cos 5r )(2 cos 4r +1 ) = -1 11 11 11 2 Gỉai 1/ Bài toán phụ : ta luôn luôn có : cos r + cos 3r + cos 5r + cos7r + cos 9r = 1 11 11 11 11 11 2 Gỉai bài toán phụ : Đặt A= cos r + cos 3r + cos 5r + cos 7r + cos 9r = 1 11 11 11 11 11 2 Ta có : A .sin r = cos r . sin r + cos 3r . sin r + cos 5r . sin r + cos 7r. sin r + cos 9r .sinr 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 = 1sin 2r + 1 (sin 4r –sìn 2r )+ 1 (sin 6r -sin 4r) +1 (sin8r- sin 6r) 2 11 2 11 11 2 11 11 2 11 11 + 1 ( sin 10 r - sin 8r ) = 1 . sin 10 r = 1 . sin r => A = 1 2 11 11 2 11 2 11 2 Áp dụng bài toán phụ ,ta có : Cos r + cos 3r + cos 5r + cos 7r + cos 9r + cos 11r = -1 11 11 11 11 11 11 2 => 2cos 2r .cos r + 2cos 6r . cos r + 2cos10r .cos r = -1 11 11 11 11 11 11 2 => 2cos r ( cos 2r + cos 10r + cos 6r ) = -1 11 11 11 11 2 => 2cos r [ 2 (cos 6r.cos 4r ) + cos 6r ] = -1 11 11 11 11 2 => 2cos r . cos 6r ( 2cos 4r + 1) = -1 11 11 11 2 => 1. ( cos 7r + cos 5r) ( 2 cos 4r + 1 ) = -1. ( ĐPCM) 11 11 11 2 Bài 2 : Chứng minh công thức phức tạp của lượng giác : Sin10 x + cos10x = 63 + 15 .cos 4x + . 5 .cos 8x 128 32 128 Gỉai Ta luôn luôn có : sin4x+cos4x = 1 -2sin2x.cos2x Sin6x +cos6x = 1 – 3sin2x.cos2x ( Đề nghị các bạn tự chứng minh ) Ta cần có vài phép biến đổi cụ thể : Sin8x + cos8x = ( sin8x+cos8x) ( cos2x + sin2x ) = sin10x + cos10x + sin2x.cos2x (sin6x+cos6x) => sin10x+cos10x = sin8x+cos8x – sin2x.cos2x( sin6x+cos6x) =>sin10x+ cos10x = ( sin4x+cos4x )2 – 2sin4x.cos4x –sin2x.cos2x ( sin6x+cos6x) = ( 1-2sin2x.cos2x)2 -2sin4x.cos4x –sin2x.cos2x( 1-3sin2x.cos2x) = 1-4sin2x.cos2x+4 sin4xcos4x -2 sin4x.cos4x– sin2x.cos2x+ 3sin4x.cos4x =1 + 5sin4x.cos4x – 5 sin2x.cos2x ( *) Ta có : sin2x.cos2x = sin22x = ( 1 - cos 4x) 4 8 Sin4x.cos4x = sin4 2x = (1-cos4x)2 = 1 – 2cos4x + cos24x = 1-2cos4x+(1+cos8x) 16 . 2 . 64 . 2 . 16 64 =2 – 2cos4x+1+ cos8x = 3 + cos8x – 2cos4x 128 Do đó : (*)  sin10x +cos10x = 1+ 15 + 5cos8x -10cos4x - 5 – 5cos4x 128 8 = 63 + 15 .cos4x + . 5 .cos 8x ( ĐPCM ) 128 32 128 Bài 3 : Cho sinx+ cosx = m .Tính sin7x + cos7x theo m Gỉai Ta có : ( sin4x+cos4x)(sin3x+cos3x) = sin7x+cos7x + sin3x.cos3x ( sinx+cosx) sin7x + cos7x = ( sin4x+cos4x)(sin3x+cos3x) – sin3x.cos3x ( sinx+cosx) Ta có : sinx+ cosx =m => 1 + 2 sinx.cosx = m2 => sinx.cosx = m2 -1 2 Sin4x+cos4x = 1- 2sin2x.cos2x = 1 – 2 ( m2 -1)2 = 2 – m4+2m2 -1 = 2m2 + m4 -1 2 2 2 Sin3x+cos3x = (sinx+cosx)(1 – sinx.cosx) = m ( 1 – m2 -1) = m ( 3-m2 ) 2 2 Do đó : sin7x+cos7x = ( 2m2+m4-1 )(3-m2).m - (m2- 1)3.m 2 2 2 =2 ( 2m2 +m4-1)(3-m2) –m(m2-1)3 =2m ( 6m2+3m4 -3 -2m4 –m6+m2)-m(m6-3m4+3m2-1) 8 =12m3+ 6m5-6m – 4m5 -2m7 +2m3 – m7+3m5-3m3+m 8 = -3m7 + 5m5+11m3 -5m ( Đây là đáp số cuối cùng ) 8 Bài 4 : Thành lập công thức nhân 5 đối với sin Áp dụng : cho sinx = 1/3 .Tính sin 5x Gỉai Ta có : sin 5x =sin(3x+2x) =sỉn3x.cos2x+cos3x.sìn2x =(3sinx -4sin3x)(1-2sin2x) + ( 4cos3x – 3cosx)2sinx.cosx (*) Ta lại có : sin2x = 1-cos2x  sin4x = (1-cos2x)2 = 1-2cos2x+cos4x =>cos4x = sin4x + 2cos2x -1 = sin4x + 2(1 –sin2x) -1 = sin4x -2sin2x+1 Do đó (*) sin5x = 3sinx – 4sin3x -6sin3x+8sin5x +8sinx.cos4x – 6sinx.cos2x =3sinx-4sin3x-6sin3x+8sin5x +8sinx( sin4x-2sin2x+1) – 6sinx(1-sin2x) =16sin5x -20 sin3x+5sinx Đến đây thế số vào tính là ta có kết quả Bài 5 : Chứng minh công thức lượng giác sau: Bẳng cách đặt a = sin3x ,b=sin5x Chứng minh :sìn10x.cos5x =16a4-16a3b+16a2b2-16ab3+16b4-20a2-20b2+20ab+5 Sỉn4x.cosx Gỉai Áp dụng công thức nhân 5 ờ bài 4 : Sin5x =16sin5x -20sin3x+5sinx Ta có : sin15x =16sin53x-20sin33x+5sin3x Sin25x=16sin55x-20sin35x+5sin5x =>sin15x+sịn5x= 16sin53x-20sin33x+5sin3x +16sin55x-20sin35x+5sin5x => 2sin10x.cos5x = 16(sin53x+sin55x)-20 ( sin33x+sin35x)+5(sỉnx+sịnx) =16(a5+b5) -20 (a3+b3) +5 (a+b) (*) Áp dụng hằng đẳng thức : a5+b5= (a+b)(a4-a3b+a2b2-ab3+b4) A3+b3 = (a+b)(a2+b2-ab) Ta có : (*) 2sin10x.cos5x =16(a+b)(a4-a3b+a2b2-ab3+b4) -20 (a+b)(a2+b2-ab) + 5(a+b) = (a+b)(16a4-16a3b+16a2b2-16ab3+16b4-20a2-20b2+20ab+5) =>2sin10x.cos5x = 2sĩn4x.cosx(16a4-16a3b+16a2b2-16ab3+16b4-20a2-20b2+20ab+5) => sin10x.cos5x = 16a4-16a3b+16a2b2-16ab3+16b4-20a2-20b2+20ab+5 (ĐPCM) Sin4x.cos4x Nhận xét : Đây là 1 bài toán khó ,đòi hỏi nhiều kĩ năng biến đổi Bài 6 : Định m đẻ giá trị các biểu thức sau không phụ thuộc vào biến x 1/cos2x – msin2x+3cos2x 2/sin6x+cos6x+m(sin4x+cos4x)+2sin22x Gỉai Ta biến đổi : cos2x –msin2x + 3cos2x = 2cos2x-1 –m(1-cos2x) +3cos2x = -m +(5+m).cos2x -1 Để biểu thức trên không phụ thuộc vào biến x => 5+m=0 => m=-5 2 / Ta có : sin6x+cos6x+m(sin4x+cos4x)+2sin22x = 1-3sin2x.cos2x+m(1-2sin2x.cos2x) +8sin2x.cos2x = ( -3-2m+8)sin2x.cos2x +1+m Ta phải có : 5 -2m= 0 => m=5/2 Ghi chú : đối với loại bài tập trên ý nghĩa của bài toán là ta tìm các giả trị của m để sau khi rút gọn ta chỉ còn số chứ không còn biến x Bải 7 : Thành lập công thức nhan 5 với cos Giải Ta có : cos5x =cos(2x+3x)=cos2x.cos3x-sin2x.sin3x =(2cos2x-1)(4cos3x-3cosx)- 2sinx.cosx( 3sinx – 4sin3x) = ( 2cos2x-1)(4cos3x-3cosx) – 2sin2x.cosx + 8sin4x.cosx Theo như trên ta đã chứng minh được : sin4x = 1-2cos2x+cos4x : cos5x = 8cos5x – 6cos3x -4cos3x+3cosx-6cosx ( 1-cos2x) + 8cosx( 1-2cos2x+cos4x) =16cos5x – 20cos3x + 5cosx Bài 8 : Cho cosx = 1/3 .Tính cos10x Gỉai Ta có : cos10x=2cos25x -1 = 2( 16cos5x -24cos3x+9cosx)2 – 1 =2[16. 1 -20. 1 +. 1 .5]2 -1 = -0.97 243 27 9 Nhận xét : Nhờ công thức nhân 5 mới vừa thành lập mà ta ra kết quả khá đẹp , nếu ta đổi sang tính sin sẽ phức tạp hơn vì chưa biết dâu + hoặc – của sin Bài này hay ở chỗ nhiều học sinh sẽ tỏ ro lúng túng khi thấy hàm bậc cao như vậy Nhận xét : Ta đã thành lập công thức nhân 5 với sin và cos ,thế còn công thức nhân 4 ? Bài 9 : Thành lập công thức nhân 4 với sin và cos Gỉai Ta có : sin4x=2sin2x.cos2x = 2sin2x ( 1-2sin2x) = 2sin2x – 4sin2x.sìn2x = 4sinx.cosx – 8sin3x.cosx Công thức này không được tổng quát vì công thức nhân 2 cũng bị dính cos Cos4x = 2cos22x -1 = 2(2cos2x -1)2 -1 = 8cos4x – 8cos2x +1 Bài 10 : Hãy rút gọn các biểu thức sau : Sin4 r + cos4 r 12 12 Gỉai Nếu áp dụng công thức sin4x + cos4x = 1-2sin2x.cos2x thì sẽ không cho ta kết quả trực tiếp mà ta muốn vậy ta cần biến đổi tí xíu Từ trên ta có : sin4x+cos4x = 1-2sin2x.cos2x = 1 –sin22x = 1 - (1-cos4x) = 3 – cos4x 2 . 2 . 4 4 2 =Do đó : sin4 r + cos4 r = 3 – cos r/3 = 3 – ½ = 5 12 12 4 4 8 Bài 11 : Cho biết và (02-1).Tính sin5x+cos5x theo m Gỉai Theo công thức nhân 3 ta có : sin3x = 3sinx – 4sin3x Cos3x=4cos3x-3cosx =>sin3x = 3sinx- sin3x và cos3x = cos3x+3cosx 4 4 =>sin3x.cos3x = (3sinx – sin3x)(cos3x+3cosx) 16 =>2sin32x = 3sinx.cos3x+9sinx.cosx –sỉn3x.cos3x – 3cosx.sỉn3x =>2sin32x = 3sinx.cos3x +9 sin2x – sin6x -3cosx.sin3x 2 2 =>4sin32x=6sinx.cos3x +9sin2x – sin6x – 6cosx.sỉn3x =>sin2x ( 4 sin22x – 9) = 6sinx ( 4cos3x-3cosx) – 6cosx ( 3sinx – 4sin3x)-sin6x => -sin22x(4cos22x+5) = 24sinx.cosx ( sin2x+ cos2x) - 36sinx.cosx-sin6x =>-16sin24x – 5sin22x = 24sinx.cosx. – 36sinx.cosx –sin6x=-12sinx.cosx – sin6x =>8 (1-cos8x) + 5( 1-cos4x) = 12sinx.cosx +sin6x 2 =>16 -16cos8x +5 – 5cos4x = 24sinx.cosx +2sin6x => 21 -16cos8x-5cos4x = 24sinx.cosx +2sin6x => sinx.cosx = 21-16cos8x –5cos4x -2sin6x = 12(m2 -1)= m2 - 1 24 24 2 Ta có : (sinx+cosx)2 = 1 + 2sinx.cosx = m2 Do 0 sinx+cosx > 0 => chọn sinx+cosx=m Đến đây ta thực hiện tương tự như bài 3 : Sin3x+cos3x= (sin3x+cos3x)(sin2x+cos2x) = sin5x+cos5x+sin2x.cos2x ( sinx+cosx) =>sin5x+cos5x = sin3x+cos3x –sin2x.cos2x (sinx +cosx) =(sinx+cosx)(1 – sinx.cosx) – sin2x.cos2x ( sinx+cosx) =(sinx+cosx)(1-sinx.cosx –sin2x.cos2x) =m[1- m2 -1 - (m2 – 1)2 ] 2 2 = m [4 -2m2+2 – m4 +2m2 -1 ] = m ( m4 +5) 4 4 NHận xét : Đây là 1 bài toán khó Bài 12 :Cho cosx = a .Tính tan9x . tanx theo a 2 2 Gỉai Áp dụng công thức nhân 4 và nhân 5 với cos đã chứng minh ở các câu trên Cos4x =8cos4x -8cos2x+1 Cos5x =16cos5x -20cos3x+5cosx =>cos4x+cos5x = 16a5+8a4-20a3-8a2+5a+1 =>2cos 9x .cosx =16a5+8a4-20a3-8a2+5a+1 (1) 2 2 Mặt khác ta lại có : 2sin9x .sinx = cos4x – cos5x = 8a4-8a2+5cosx-16a5-8a4+20a3-5a-1 2 2 => tan 9x .tanx =-16a5-8a4+20a3-8a2+5a-1 2 2 16a5+8a4-20a3-8a2+5a+1 Nhận xét : Đây là 1 bài toán khá thú vị Bài 13 : Chứng minh rằng trong 1 tam giác ta luôn có 1/Sina.sinb.sinc = sina.cosb.cosc +sinb.cosa.cosc+sinc.cosa.cosb 2Trong 1 tứ giác lồi không lõm ta có : sina.cosb.sinc.sind+cosa.sinb.sinb.sind+sina.sinb.sinc.cosd+sina.sinb.cosc.sind = sina.cosb.cosc.cosd +cosa.sinb.cosc.cosd+cosa.cosb.sinc.sind+cosa.cosb.cosc.sind Gỉai Ta có : sin [(a+b)+c] = sin (a+b).cosc + cos(a+b).sinc = (sina.cosb+cosasinb).cosc + sinc (cosa.cosb – sina.sinb) =sina.cosb.cosc+sinb.cosa.cosc+sinc.cosa.cosb – sina.sinb.sinc (1) Sin [(a+b)+(c+d)] = sin(a+b)cos(c+d) + cos(a+b).sin(c+d) (sin a.cosb+cosa.sinb)(cosc.cosd-sinc.sind)+(cosa.cosb –sina.sinb)(sinc.cosd+cosc.sind) =sina.cosb.cosc.cosd-sina.cosb.sinc.sind +cosa.sinb.cosc.cosd – cosa.sinb.sinc.sind + cosa.cosb.sinc.sind+cosa.cosb.cosc.sind-sina.sinb.sinc.cosd- sina.sinb.cosc.sind (2) Từ đó ta có điều phải chứng minh Từ 1 ta có : sin (a+b+c) = sin r =0 Từ 2 ,ta có sin (a+b+c+d) =sin2r =0 Chuyển vế ta có điều phải chứng minh Bài 14 :Chứng minh rằng trong 1 tam giác ta có : 5sin2A.sin2B.sin2C-cos2A.cos2B.cos2C= sin2A.sin2B+sin2B.sin2C+sin2C.sin2A+2cosA.cosB.cosC+1 Gỉai Bổ đề : Ta cần có 3 bổ đề phụ : Trong 1 tam giác ta luôn có : 1/ cota+cotb+cotc = sin2A+sin2B+sin2C 2sinA.sinB.sinC 2/ cotA.cotB+cotB.cotC+cotC.cotA = 1 3/sin2A+sin2B+sin2C = 2 (1+cosA.cosB.cosC) Chứng minh bổ đế 1 : TA luôn có trong 1 tam giác cosA = b2+c2-a2 (1) S=bc.sinA => sinA = 2S (2) 2bc 2 bc =>từ (1)và (2) suy ra cotA =cosA = b2+c2-a2 sinA 4S Tương tự ,ta có : cotb = a2+c2 – b2 cotC = a2+b2 – c2 4S 4S Cộng vế theo vế : ta có : cotA+cotB+cotC = a2+b2+c2 = R (a2+b2+c2) 4S abc = R .(4R2.sin2A+4R2.sin2B+4R2.sin2C)=4R3(sin2A+sin2B+sin2C)=sin2A+sin2B+sin2C 2R.sinA.2R.sinB.2R.sinC 8R3.sinA.sinB.sinC 2sinA.sinB.sinC Chứng minh bổ đề 2 : Ta có : A+B+C= r =>A+ B = r –C => cot (A+B) = cot (r-C) = -cotC => cotA.cotB -1 = - cotC cotB+cotA cotA.cotB -1 = -cotB.cotC –cotA.cotC => cotA.cotB+cotB.cotC+cotC.cotA = 1 Chứng minh bổ đề 3 ta có : Sin2A+sin2B+sin2C = 1- cos2A + 1-cos2B+sin2C 2 = 1 -1 ( cos2A+cos2B) + sin2C ( r –[A+B]) 2 =1 – cos (A+B).cos(A-B) +sin2 (A+B) =1 –cos (A+B).cos (A-B) + 1 –cos2 (A+B) = 2 –cos(A+B)[cos(A-B) – cos(A+B)] =2 – 2cos [r – C] .cosA . cos (-B) = 2 + 2cosC.cosA.cosB (DPCM) Áp dụng 3 bổ đề : TA có : (cotA+ cotB+cotC)2 = cot2A+cot2B+cot2C + 2cotA.cotB+2cotB.cotC+2cotC.cotA = 1 - 1 +1 - 1 + 1 - 1 +2 = 5 - 1 - 1 - 1 Sin2A sin2B sin2C sin2A sin2B sin2C Mặt khác : (cotA+cotB+cotC)2 = (sin2A+sin2B+sin2C)2 = ( 2 + 2cosA.cosB.cosC)2 4sin2A.sin2B.sin2C 4sin2A.sin2B.sin2C => 4+8cosA.cosB.cosC+4cos2A.cos2B .cos2C + 1 + 1 + 1 = 5 4sin2A.sin2B.sin2C sin2A sin2B sin2C =>4+8cosA.cosB.cosC+4cos2A.cos2B.cos2C +4sin2A.sin2B+4sin2B.sin2C+4sin2C.sin2A= 20sin2A.sin2B.sin2C=>5sin2A.sin2B.sin2C –cos2A.cos2B.cos2C = 2cosA.cosB.cosC +sin2A.sin2B+sin2B.sin2C+sin2C.sin2A +1 (ĐPCM ) Nhận xét : Đây là 1 bài toán đòi hỏi biến đổi phức tạp Bài 15: Tìm m và n nguyên thõa mãn hệ sau : Sin2x+cos4x = m (1) Cos2x+sin4x=n (2) Gỉai Xét hệ lấy (2) – (1) vế theo vế ta có : Cos2x –sin2x +sin4x –cos4x = n-m =>cos2x-sin2x + (sin2x+cos2x)(sin2x –cos2x) = n-m => 0 = m-n => m=n Xét hệ trên lấy (1) nhân vời (2) ,ta có : mn = (sin2x+cos4x)(cos2x+sin4x) = sin2x.cos2x+sin6x +cos6x +cos4x.sin4x =sin2x.cos2x + 1-3sin2x.cos2x +cos4x.cos4x = 1 +cos4x.cos4x -2sin2x.cos2x = (sin2x.cos2x-1)2 =mn =m2 => sin2x.cos2x =m +1 Sin2x.cos2x = 1-m Lấy (1+2) sin2x+cos2x +cos4x+sin4x = m+n =>m+n = 1 + 1 – 2sin2x.cos2x = 2 -2sin2x.cos2x =>sin2x.cos2x = 2 –m-n = 2 -2m = 1 - m 2 2 2 Xét trường hợp nếu 1-m =m+1 => m = -1 (loại) 2 3 Nếu 1-m = 1-m => m= 1 (nhận) Chọn m=1 ta có n =1 Kiểm tra lại nghiệm nếu m =1 => sin2x.cos2x=0 ( tồn tại góc x thỏa mãn) Bài 16 : CHứng minh rằng không tồn tại góc x làm cho giá trị thức A lớn hơn 15 A =cosx ( 20cos2x -3) -5cos3x Gỉai Ta có : cos5x=cos3x.cos2x =( cos3x+3cosx)(1+cos2x) 4 2 =>8cos5x = cos3x +cos3x.cos2x+3cosx + 3cosx.cos2x Nhưng theo công thức nhân 5 của cos ,ta lại có : Cos5x =16cos5x – 20cos3x + 5cosx =>8cos5x = cos5x+20cos3x -5cosx 2 cos5x+20cos3x -5cosx = 2cos3x+2cos3x.cos2x+6cosx +6cosx.cos2x = 2cos3x + cos5x +cosx+6cosx + 3cos3x + 3cosx => cosx (20cos2x -3) -5cos3x = 15cosx Ta thấy cosx nằm trong khỏng [1;-1] nên 15cosx nằm trong khoảng [-15;15] => A cũng nằm trong khoảng [-15;15] nên A không thể lớn hơn 15tải về 54.26 Kb.Chia sẻ với bạn bè của bạn:

Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2022
được sử dụng cho việc quản lý

Quê hương