Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 1 MỤC LỤC CHƯƠNG I. HÀM SỐ LƯỢNG GIÁC VÀ PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC ..... 2 BÀI 1. HÀM SỐ LƯỢNG GIÁC ........................................................................................ 2 A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................................... 2 B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP .............................................................................. 7 Dạng 1. Tìm tập xác định của hàm số ..................................................................... 7 Dạng 2. Xét tính chẵn lẻ của hàm số ...................................................................... 12 Dạng 3. Tìm giá trị lớn nhất và và giá trị nhỏ nhất của hàm số lượng giác ....... 17 Dạng 4. Chứng minh hàm số tuần hồn và xác định chu kỳ của nĩ .................. 23 Dạng 5. Vẽ đồ thị hàm số lượng giác .................................................................... 25 C. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ..................................................................................... 28 BÀI 2. PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC CƠ BẢN.................................................. 48 A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................................. 48 B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ......................................................................... 50 C. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM .................................................................................. 58 BÀI 3. PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC THƯỜNG GẶP ..................................... 67 A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP............................. 67 Dạng 1. Phương trình bậc hai đối với hàm số lượng giác ................................... 67 Dạng 2. Phương trình bậc nhất theo sinx và cosx ................................................ 70 Dạng 3. Phương trình thuần nhất bậc hai đối với sinx và cosx .......................... 79 Dạng 4. Phương trình đối xứng ............................................................................. 84 B. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM .................................................................................. 90 ƠN TẬP CHƯƠNG I ................................................................................................... 116 Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 2 CHƯƠNG I. HÀM SỐ LƯỢNG GIÁC VÀ PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC BÀI 1. HÀM SỐ LƯỢNG GIÁC A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Hàm số y sinx Cĩ tập xác định D ; Là hàm số lẻ; Là hàm số tuần hồn với chu kì 2 , sin 2 sinx k x ; Do hàm số siny x là hàm tuần hồn với chu kỳ 2 nên ta chỉ cần khảo sát hàm số đĩ trên đoạn cĩ độ dài 2 , chẳng hạn trên đoạn ; . Khi vẽ đồ thị của hàm số y sinx trên đoạn ; ta nên để ý rằng : Hàm số siny x là hàm số lẻ, do đĩ đồ thị của nĩ nhận gốc tọa độ O làm tâm đối xứng. Vì vậy, đầu tiên ta vẽ đồ thị hàm số siny x trên đoạn 0; Bảng biến thiên: Đồ thị hàm số siny x trên đoạn 0; Lấy đối xứng phần đồ thị này qua gốc tọa độ lập thành đồ thị hàm số y sinx trên đoạn ; Tịnh tiến phần đồ thị sang trái, sang phải những đoạn cĩ độ dài 2 ,4 ,6 ,... thì ta được tồn bộ đồ thị hàm số siny x . Đồ thị đĩ được gọi là một đường hình sin. Hàm số siny x đồng biến trên khoảng ; 2 2 và nghịch biến trên khoảng 3 ; 2 2 . 8 6 4 2 2 4 6 8 5π 4π 3π 2π π π 2π 3π 4π 5π Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 3 Từ đĩ do tính tuần hồn với chu kì 2 , hàm số siny x đồng biến trên khoảng k2 ; k2 2 2 và nghịch biến trên khoảng 3 2 ; 2 2 2 k k 2. Hàm số y cosx Cĩ tập xác định D ; Là hàm số chẵn; Là hàm số tuần hồn với chu kì 2 ; Do hàm số osy c x là hàm tuần hồn với chu kỳ 2 nên ta chỉ cần khảo sát hàm số đĩ trên đoạn cĩ độ dài 2 , chẳng hạn trên đoạn ; . Khi vẽ đồ thị của hàm số osy c x trên đoạn ; ta nên để ý rằng : Hàm số osy c x là hàm số chẵn, do đĩ đồ thị của nĩ nhận trục Oy làm trục đối xứng. Vì vậy, đầu tiên ta vẽ đồ thị hàm số osy c x trên đoạn 0; Bảng biến thiên: Đồ thị hàm số osy c x trên đoạn 0; Lấy đối xứng phần đồ thị này qua trục Oy lập thành đồ thị hàm số osy c x trên đoạn ; Tịnh tiến phần đồ thị sang trái, sang phải những đoạn cĩ độ dài 2 ,4 ,6 ,... thì ta được tồn bộ đồ thị hàm số osy c x . Đồ thị đĩ được gọi là một đường hình sin Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 4 Hàm số y cosx đồng biến trên khoảng ;0 và nghịch biến trên khoảng 0; . Từ đĩ do tính tuần hồn với chu kì 2 , hàm số siny x đồng biến trên khoảng k2 ; k2 và nghịch biến trên khoảng 2 ; 2k k . 3. Hàm số y tanx Cĩ tập xác định là \ | 2 D k k ; Cĩ tập giá trị là ; Là hàm số lẻ; Hàm số tuần hồn với chu kỳ , tan tanx k x ; Do hàm số y tanx là hàm tuần hồn với chu kỳ nên ta chỉ cần khảo sát hàm số đĩ trên đoạn cĩ độ dài , chẳng hạn trên đoạn ; 2 2 . Khi vẽ đồ thị của hàm số y tanx trên đoạn ; 2 2 ta nên để ý rằng : Hàm số y tanx là hàm số lẻ, do đĩ đồ thị của nĩ nhận gốc tọa độ làm tâm đối xứng. Vì vậy, đầu tiên ta vẽ đồ thị hàm số tany x trên đoạn 0; 2 Bảng biến thiên: Đồ thị hàm số tany x trên 0; 2 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7π 2 3π 5π 2 2π 3π 2 π π 2 π 2 π 3π 2 2π 5π 2 3π 7π 2 +∞ 1 0 π 2 π 40 y=tanx x Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 5 Lấy đối xứng phần đồ thị này qua gốc tọa độ lập thành đồ thị hàm số y tanx trên đoạn ; 2 2 Tịnh tiến phần đồ thị sang trái, sang phải những đoạn cĩ độ dài ,2 ,3 ,... thì ta được tồn bộ đồ thị hàm số tany x . Hàm số tany x đồng biến trên khoảng ; 2 2 . Từ đĩ do tính tuần hồn với chu kỳ nên hàm số tany x đồng biến trên khoảng k ; k 2 2 . 8 6 4 2 2 4 6 8 4π 7π 2 3π 5π 2 2π 3π 2 π π 2 π 2 π 3π 2 2π 5π 2 3π 7π 2 Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 6 Đồ thị hàm số tany x nhận mỗi đường thẳng 2 x k làm một đường tiệm cận (đứng). 4. Hàm số y cot x Cĩ tập xác định là D \ k | k ; Cĩ tập giá trị là ; Là hàm số lẻ; Hàm số tuần hồn với chu kỳ , cot cotx k x ; Do hàm số coty x là hàm tuần hồn với chu kỳ nên ta chỉ cần khảo sát hàm số đĩ trên đoạn cĩ độ dài , chẳng hạn trên đoạn 0; . Bảng biến thiên: Đồ thị hàm số y cot x trên 0; Tịnh tiến phần đồ thị sang trái, sang phải những đoạn cĩ độ dài ,2 ,3 ,... thì ta được tồn bộ đồ thị hàm số coty x . -∞ +∞ 0 π π 20 y=cotx x Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 7 Hàm số y cot x nghịch biến trên khoảng 0; . Từ đĩ do tính tuần hồn với chu kỳ nên hàm số y cot x đồng biến trên khoảng ;k k . Đồ thị hàm số coty x nhận mỗi đường thẳng x k làm một đường tiệm cận (đứng). B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP Dạng 1. Tìm tập xác định của hàm số Phương pháp: Để tìm tập xác định của hàm số ta cần lưu ý các điểm sau y u x cĩ nghĩa khi và chỉ khi u x xác định và u(x) 0 . u(x) y v(x) cĩ nghĩa khi và chỉ u x , v x xác định và v(x) 0 . u(x) y v(x) cĩ nghĩa khi và chỉ u x , v x xác định và v(x) 0 . Hàm số y sinx, y cosx xác định trên và tập giá trị của nĩ là: 1 sinx 1 ; 1 cosx 1 . Như vậy, y sin u x , y cos u x xác định khi và chỉ khi u x xác định. y tanu x cĩ nghĩa khi và chỉ khi u x xác định và u x k ,k 2 y cot u x cĩ nghĩa khi và chỉ khi u x xác định và x k ,k . CÁC VÍ DỤ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Ví dụ 1. Tìm tập xác định của các hàm số sau: a) 2 5x y sin x 1 ; b) 2y cos 4 x ; c) y sinx; d) y 2 sinx . Giải a) Hàm số 2 5x y sin x 1 xác định 2x 1 0 x 1. Vậy D \ 1 . 8 6 4 2 2 4 6 8 5π 2 2π 3π 2 π π 2 π 2 π 3π 2 2π 5π 2 g x( ) = 1 tan x( ) Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 8 b) Hàm số 2y cos x 4 xác định 2 24 x 0 x 4 2 x 2. Vậy D x | 2 x 2 . c) Hàm số y sinx xác định sinx 0 k2 x k2 ,k . Vậy D x | k2 x k2 ,k . d) Ta cĩ: 1 sinx 1 2 sinx 0 . Do đĩ, hàm sĩ luơn luơn xác định hay D . Ví dụ 2. Tìm tập xác định của các hàm số sau: a) y tan x 6 ; b) y cot x ; 3 c) sinx y ; cos(x ) d) 1 y . tanx 1 Giải a) Hàm số y tan x 6 xác định 2 x k x k ,k . 6 2 3 Vậy 2 D \ k ,k . 3 b) Hàm số y cot x 3 xác định x k x k ,k . 3 3 Vậy D \ k ,k . 3 c) Hàm số sinx y cos(x ) xác định 3 cos x 0 x k x k ,k . 2 2 Vậy 3 D \ k ,k . 2 d) Hàm số 1 y tanx 1 xác định tanx 1 x k ,k . 4 Vậy D \ k ,k . 4 Ví dụ 3. Tìm tập xác định của các hàm số sau: a) 1 y cos2x ; cosx b) 3cos2x y . sin3xcos3x Giải Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 9 a) Hàm số 1 y cos2x cosx xác định cosx 0 x k ,k . 2 Vậy D \ k ,k . 2 b) Hàm số 3cos2x y sin3xcos3x xác định 1 k sin3xcos3x 0 sin6x 0 6x k x ,k . 2 6 Vậy k D \ ,k . 6 Ví dụ 4. Tìm m để hàm số sau đây xác định trên : y 2m 3cosx. Giải Hàm số đã cho xác định trên R khi và chỉ khi 2m 2m 3cosx 0 cosx 3 Bất đẳng thức trên đúng với mọi x khi 2m 3 1 m . 3 2 BÀI TẬP RÈN LUYỆN BT 1. Tìm tập xác định của các hàm số sau: a) 2y 1 cos x ; b) 2 sinx y 1 cosx . Giải a) Nhận thấy 20 cos x 1 nên 21 cos x 0, x . Vậy D . b) Hàm số 2 sinx y 1 cosx xác định 1 cosx 0 x k2 ,k . Vậy D \ k2 ,k . BT 2. Tìm tập xác định của các hàm số sau 1 a) y tan 3x ; b)y tan6x ; 3 cot3x tan2x tan5x c)y cot 3x ; d)y . sinx 1 6 sin4x cos3x Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 10 Giải a) Hàm số y tan 3x 3 xác định 5 3x k x k ,k . 3 2 18 3 Vậy 5 k D \ ,k . 18 3 b) Hàm số 1 y tan6x cot3x xác định cos6x 0 cos6x 0 k sin3x 0 sin12x 0 x ,k . 2sin6x 0 cos3x 0 Vậy k D \ ,k . 12 c) Hàm số tan2x y cot 3x sinx 1 6 xác định khi và chỉ khi x k2 2 sinx 1 k cos2x 0 x ,k . 4 2 ksin 3x 0 x 6 18 3 Vậy k k D \ k2 , , ;k . 2 4 2 18 3 d) Hàm số tan5x y sin4x cos3x xác định khi và chỉ khi k x 10 5 5x k cos5x 0 2 4x 3x k2 2sin4x cos3x cos 4x cos3x 2 4x 3x k2 2 k k x x 10 5 10 5 k2 7x k2 x ,k 2 14 7 x k2 x k2 2 2 Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 11 Vậy k k2 D \ , , k2 ;k . 10 5 14 7 2 BT 3. Tìm m để hàm số sau xác định trên : 2 3x y . 2sin x msinx 1 Giải Hàm số xác định trên R khi và chỉ khi: 22sin x msinx 1 0 với mọi t 1;1 Ta cĩ: 2m 8 TH 1: 20 m 8 0 2 2 m 2 2 . Khi đĩ f t 0, t (thỏa mãn) TH 2: 2 m 2 2 0 m 8 0 m 2 2 o Với m 2 2 thì 2 2 f t 2t 2 2t 1 2t 1 Ta thấy f t 0 tại 1 t 1;1 2 (khơng thỏa mãn) o Với m 2 2 thì 2 2 f t 2t 2 2t 1 2t 1 Ta thấy f t 0 tại 1 t 1;1 2 (khơng thỏa mãn) TH 3: 2 m 2 2 0 m 8 0 m 2 2 khi đĩ tam thức f t cĩ hai nghiệm phân biệt 1 2 t ,t (giả sử 1 2 t t ) Ta cĩ bảng xét dấu: Từ bảng xét dấu ta thấy: 2 1 f t 2t mt 1 0, t 1,1 t 1 hoặc 2t 1 Với 2 2 1 m 4m m 8 t 1 1 m 8 m 4 Vô nghiệm 4 m 3 ++ - 00 t2t1 +∞-∞ f(t) t Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 12 Với 2 2 2 m 4m m 8 t 11 1 m 8 m 4 Vô nghiệm 4 m 3 Vậy giá trị m cần tìm là 2 2 m 2 2. Dạng 2. Xét tính chẵn lẻ của hàm số Phương pháp: Giả sử ta cần xét tính chẵn, lẻ của hàm số y f(x) Bước 1: Tìm tập xác định D của hàm số; kiểm chứng D là tập đối xứng qua số 0 tức là x,x D x D (1) Bước 2: Tính f( x) và so sánh f( x) với f(x) - Nếu f( x) f(x) thì f(x) là hàm số chẵn trên D (2) - Nếu f( x) f(x) thì f(x) là hàm số lẻ trên D (3) Chú ý: - Nếu điều kiện (1) khơng nghiệm đúng thì f(x) là hàm khơng chẵn và khơng lẻ trên D; - Nếu điều kiện (2) và (3) khơng nghiệm đúng, thì f(x) là hàm khơng chẵn và cũng khơng lẻ trên D . Lúc đĩ, để kết luận f(x) là hàm khơng chẵn và khơng lẻ ta chỉ cần chỉ ra điểm 0 x D sao cho 0 0 0 0 f( x ) f(x ) f( x ) f(x ) CÁC VÍ DỤ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Ví dụ 1. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) y = sin2x; b) y = tan x ; c) 4y sin x . Giải a) TXĐ: D . Suy ra x D x D . Ta cĩ: f x sin 2x sin2x f x . Do đĩ hàm số đã cho là hàm số lẻ. b) TXĐ: D \ k ,k . 2 Suy ra x D x D . Ta cĩ: f x tan x tan x f x . Do đĩ hàm số đã cho là hàm số chẵn. c) TXĐ: D . Suy ra x D x D . Ta cĩ: 4 4f x sin x sin x f x . Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 13 Do đĩ hàm số đã cho là hàm số chẵn. Ví dụ 2. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) y = tanx + cotx; b) y = sinx.cosx. Giải a) TXĐ: k D \ ,k . 2 Suy ra x D x D Ta cĩ: f x tan x cot x tanx -cot x tanx cot x f x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số lẻ. b) TXĐ: D . Suy ra x D x D Ta cĩ: f x sin x .cos x sinxcosx f x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số lẻ. Ví dụ 3. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) y = 2sinx + 3; b) y sinx cosx . Giải a) TXĐ: D . Suy ra x D x D Ta cĩ: f 2sin 3 1 2 2 ; f 2sin 3 5 2 2 Nhận thấy f f 2 2 f f 2 2 Do đĩ hàm số khơng chẵn khơng lẻ. b) TXĐ: D . Suy ra x D x D Ta cĩ: y sinx cosx 2 sin x 4 f 2 sin 0; f 2 sin 2 4 4 4 4 4 4 Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 14 Nhận thấy f f 4 4 f f 4 4 Do đĩ hàm số khơng chẵn khơng lẻ. Ví dụ 4. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) cos2x cos2y 2sin x y 2 ; b) 3 3 cos x 1 y . sin x Giải a) Hàm số xác định khi 2 cosx 0 cosx 0 cosx 0 k sinx 0 sinx 0 x ,k . 2sinx 0 sinx cot x 0 sin x cosx 0 TXĐ: x y sin2x cos 2 Suy ra x D x D Ta cĩ: sin x tan x sinx tanx sinx - tanx f x f x sinx cot x sinx cot xsin x cot x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số chẵn. b) TXĐ: D \ k ,k Suy ra x D x D Ta cĩ: 3 3 3 3 3 3 cos x 1 cos x 1 cos x 1 f x f x sin x sin x sin x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số lẻ. Ví dụ 5. Xác định tham số m để hàm số sau: y f x 3msin4x cos2x là hàm số chẵn. Giải TXĐ: D . Suy ra x D x D Ta cĩ: f x 3msin 4x cos 2x 3msin4x cos2x Để hàm số đã cho là hàm số chẵn thì: Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 15 f x f x , x D 3msin4x cos2x -3msin4x cos2x, x D 6msin4x 0 m 0 BÀI TẬP RÈN LUYỆN BT 1. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) 2y 4x cos5x ; b) 2y x sinx cot x . Giải a) TXĐ: D Suy ra x D x D Ta cĩ: 2 2 f x 4 x cos 5x 4x cos5x f x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số chẵn. b) TXĐ: D \ k ,k Suy ra x D x D Ta cĩ: 2 2 2f x x sin x cot x x sinx cot x x sinx cot x f x Do đĩ hàm số đã cho là hàm số chẵn. BT 2. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: a) 2 1 y 3sin x x 3 ; b) y sin 1 x . Giải a) TXĐ: D \ 3 . Ta cĩ: x 3 D nhưng x 3 D nên D khơng cĩ tính đối xứng. Do đĩ, hàm số đã cho khơng chẵn khơng lẻ. b) TXĐ: D 1; Ta cĩ: x 3 D nhưng x 3 D nên D khơng cĩ tính đối xứng. Do đĩ, hàm số đã cho khơng chẵn khơng lẻ. BT 3. Xét tính chẵn, lẻ của các hàm số sau: tan3x cot 5x y . sin3x Giải Chương I: Hàm số lượng giác và phương trình lượng giác Ths. Trần Đình Cư. GV THPT Gia Hội. SĐT: 01234332133 Page 16 TXĐ: D \ k ,k . Suy ra x D x D Ta cĩ: tan 3x cot 5x tan 3x cot 5x f x f x sin 3x sin 3x Vậy hàm số đã cho là hàm số chẵn. BT 4. Tìm tham số a,b để hàm số: 3a 1 sinx bcosx, khix 0 y f x asinx 3 2b cosx, khi x 0 là hàm số lẻ. Giải TXĐ: D \ k ,k . Suy ra x D x D TH 1: Với x 0 thì f x 3a 1 sinx bcosx Và f x asin x 3 2b cos x asinx 3 2b cosx Vì hàm số lẻ nên f x f x hay asinx 3 2b cosx 3a 1 sinx bcosx, x 0 2a 1 sinx 3 b cosx 0, x 0 Đẳng thức trên đúng với mọi x 0 khi 1 2a 1 0 a .2 3 b 0 b 3 TH 2: Với x 0 thì f x asinx 3 2b cosx Và f x 3a 1 sin x bcos x 3a 1 sinx bcosx Vì hàm số lẻ nên f x f x hay 3a 1 sinx bcosx asinx 3 2b cosx Đẳng thức trên đúng với mọi x 0 khi 1 2a 1 0 a .2 3 b 0 b 3 Vậy h
Tài liệu đính kèm: