Giáo án và PPT Toán 11 kết nối Bài 4: Phương trình lượng giác cơ bản

CHƯƠNG I. HÀM SỐ LƯỢNG GIÁC VÀ PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC

BÀI 4: PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC CƠ BẢN

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS đọc tình huống mở đầu và trả lời câu hỏi:

Một quả đạn pháo được bắn ra khỏi nòng pháo với vận tốc ban đầu có độ lớn v₀ không đổi. Tìm góc bắn α để quả đạn pháo bay xa nhất, bỏ qua sức cản của không khí và coi quả đạn pháo được bắn ra từ mặt đất.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. KHÁI NIỆM PHƯƠNG TRÌNH TƯƠNG ĐƯƠNG

Hoạt động 1:

GV cho học sinh thảo luận, thực hiện hoạt động 1 và tìm hiểu thế nào là hai phương trình tương đương.

GV yêu cầu học sinh nhắc lại cách để giải một phương trình

Sản phẩm dự kiến:

* Phương trình:

Vậy phương trình có tập nghiệm .

* Phương trình:

Vậy phương trình có tập nghiệm .

=> Nhận thấy cả hai phương trình đều có tập nghiệm .

Kết luận:

+ Hai phương trình được gọi là tương đương khi chúng có cùng tập nghiệm.

+ Nếu phương trình tương đương với phương trình thì ta viết:

Chú ý: Hai phương trình vô nghiệm là tương đương.

Ví dụ 1: (SGK – tr.31).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.31).

Luyện tập 1

* Phương trình:

+ ĐKXĐ: .

+ Ta có: (thỏa mãn).

Vậy tập nghiệm của phương trình là: .

* Phương trình:

+ Ta có:

Vậy tập nghiệm phương trình là:

=> Ta nhận thấy hai phương trình này không phải phương trình tương đương.

Chú ý:

- Để giải phương trình, thông thường ta biến đổi phương trình đó thành một phương trình tương đương đơn giản hơn. Các phép biến đổi như vậy gọi là các phép biến đổi tương đương.

- Nếu thực hiện các phép biến đổi sau đây trên một phương trình mà không làm thay đổi điều kiện của nó thì ta được một phương trình mới tương đương với phương trình đã cho:

a) Cộng hay trừ hai vế với cùng một số hoặc một biểu thức:

b) Nhân hoặc chia hai vế với cùng một số khác 0 hoặc với cùng một biểu thức luôn có giá trị khác 0:

2. PHƯƠNG TRÌNH SIN X = M

GV cho học sinh thảo luận, thực hiện hoạt động 2 để nhận biết nghiệm của phương trình sin x =

GV yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi:

+ Dựa vào đường tròn lượng giác hãy xác định các góc mà điểm M và M' biểu diễn? Sau đó tính sin của các góc vừa tìm được.

+ Nhắc lại chu kỳ tuần hoàn của hàm sin? Từ đó viết công thức nghiệm của phương trình.

Sản phẩm dự kiến:

a) Từ Hình 1.19, nhận thấy hai điểm lần lượt biểu diễn các góc và , lại có tung độ của điểm M và M' đều bằng nên theo định nghĩa gái trị lượng giác, ta có và .

Vậy trong nửa khoảng , phương trình có 2 nghiệm là và .

b) Vì hàm số sin có chu kì tuần hoàn là nên phương trình đã cho có công thức nghiệm là: và .

Tổng quát, xét phương trình (*)

+ Nếu thì phương trình (*) vô nghiệm vì với mọi .

+ Nếu thì tồn tại duy nhất thỏa mãn . Khi đó, trên đoạn có độ dài là là , phương trình (*) có các nghiệm và .

Do tính tuần hoàn với chu kì của hàm sin, ta chỉ cần cộng vào các nghiệm này các bội nguyên của thì sẽ được tất cả các nghiệm của phương trình (*).

Kết luận

+ Phương trình có nghiệm khi và chỉ khi .

+ Khi , sẽ tồn tại duy nhất thỏa mãn . Khi đó

Chú ý

a) Nếu số đo của góc được cho bằng đơn vị độ thì:

).

b) Một số trường hợp đặc biệt:

+ .

+ .

+ .

Ví dụ 2: (SGK – tr.33).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.33).

Ví dụ 3: (SGK – tr.33).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.33).

Bài tập mở rộng:

Ví dụ 4: (SGK – tr.34).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.34).

Luyện tập 2.

a)

Vậy phương trình có các nghiệm là và .

b)

.

Vậy phương trình đã cho có các nghiệm là và

3. PHƯƠNG TRÌNH COS X = M

Hoạt động 3.

GV cho học sinh thảo luận và thực hiện hoạt động 3.

Sản phẩm dự kiến:

a) 

Từ Hình 1.22a, nhận thấy hai điểm lần lượt biểu diễn các góc và , lại có hoành độ của điểm và đều bằng nên theo định nghĩa giá trị lượng giác, ta có và .

Vậy trong nửa khoảng phương trình có hai nghiệm là và

b) Vì hàm số cos có chu kì tuần hoàn là 2π nên phương trình đã cho có công thức nghiệm là và  

Kết luận:

+ Phương trình có nghiệm khi và chỉ khi .

+ Khi , sẽ tồn tại duy nhất thỏa mãn . Khi đó:

Chú ý:

a) Nếu số đo góc được cho abwngf đơn vị độ thì:

.

b) Một số trường hợp đặc biệt:

+ .

+ .

+

Ví dụ 5: (SGk – tr.35).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.35).

Ví dụ 6: (SGK – tr.35)

Hướng dẫn giải (SGK – tr.35).

Luyện tập 3

a)

b)

.

Vận dụng

a) Với , ta có:

Mà  

b) Với , ta có:

.

Mà  

c) Với , ta có:

. 

Mà  

d) Với , ta có:

. 

Mà  

4. PHƯƠNG TRÌNH TAN X = M

Hoạt động 4:

GV cho học sinh thảo luận và thực hiện hoạt động 4 .

Sản phẩm dự kiến:

a) Quan sát Hình 1.24, ta thấy trên khoảng đường thẳng cắt đồ thị hàm số tại 1 điểm, điểm này có hoành độ .

b) Từ câu a, ta suy ra phương trình có nghiệm là trên khoảng .

Do hàm số tang có chu kì là nên công thức nghiệm của phương trình là: 

.

Kết luận:

+ Phương trình có nghiệm với mọi m.

+ Với mọi , tồn tại duy nhất thỏa mãn . Khi đó:

.

Chú ý:

Nếu số đo của góc được cho bằng độ thì:

. 

Ví dụ 7: (SGK – tr.36).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.36).

Luyện tập 4

a)

. 

b)

.

5. PHƯƠNG TRÌNH COT X = M

GV cho học sinh thảo luận và thực hiện hoạt động 5.

Sản phẩm dự kiến:

a) Quan sát Hình 1.25, ta thấy trên khoảng , đường thẳng cắt đồ thị hàm số tại 1 điểm, điểm này có hoành độ

b) Từ câu a, ta suy ra phương trình có nghiệm là trên khoảng

Do hàm số côtang có chu kì là , nên công thức nghiệm của phương trình là 

.

Kết luận:

+ Phương trình có nghiệm với mọi m.

+ Với mọi , tồn tại duy nhất thỏa mãn . Khi đó:

Chú ý:

Nếu số đo của góc được cho bằng độ thì:

. 

Ví dụ 8: (SGK – tr.37).

.

Luyện tập 5

a)

b)

.

6. SỬ DỤNG MÁY TÍNH CẦM TAY TÌM MỘT GÓC KHI BIẾT GIÁ TRỊ LƯỢNG GIÁC CỦA NÓ

Kết luận:

Để tìm số đo ta thực hiện các bước sau:

Bước 1. Chọn đơn vị đo góc (độ hoặc rad).

+ Muốn tìm số đo độ (dòng trên cùng của màn hình xuất hiện chữ nhỏ D), ta ấn phím:

SHIFT    MODE     3.

+ Muốn tìm số đo rađian (dòng trên cùng của màn hình xuất hiện chữ nhỏ R), ta ấn phím:

SHIFT    MODE    4.

Bước 2. Tìm số đo góc.

Khi biết , côsin hay tang của góc cần tìm bằng m, ta lần lượt ấn các phím: SHIFT và một trong cac phím , và , rồi nhập giá trị lượng giác m và cuối cùng ấn phím =. Lúc này trên màn hình cho kết quả là số đo của góc (đọ hoặc rad).

Chú ý

+ Khi ở chế độ rađian, các phím , cho kết quả là một số thuộc khoảng , phím cho kết quả là một số thực thuộc khoảng , tất nhiên với và thì .

+ Khi ở chế độ số đo độ, các phím cho kết quả là số đo góc từ đến , phím cho kết quả là số đo góc từ đến , với và thì .

+ Khi có kết quả (trường hợp chọn đơn vị đo độ), ấn phím thì đưa kết quả về dạng độ - phút – giây.

Ví dụ 9: (SGK – tr.38).

Hướng dẫn giải (SGK – tr.38).

Luyện tập 6

a)

+ Để tìm số đo độ của góc α, ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là: .

Vậy α ≈ 138°35'26".

+ Để tìm số đo rađian của góc , ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là: .

Vậy α ≈ 2,41886 rad.

b)

+ Để tìm số đo độ của góc , ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là:

Vậy α ≈ 67°52'41".

+ Để tìm số đo rađian của góc α, ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là: .

Vậy α ≈ 1,1847 rad.

c)

+ Để tìm số đo độ của góc , ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là: .

Vậy α ≈ – 9°11'30".

+ Để tìm số đo rađian của góc , ta bấm phím như sau:

Màn hình hiện kết quả là: .

Vậy α ≈ – 0,16042 rad.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học, GV yêu cầu HS hoàn thành các bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Khẳng định nào sau đây đúng?

A. sin(2018a) = 2018sina.cosa.

B. sin(2018a) = 2018sin(1009a).cos(1009a).

C. sin(2018a) = 2sinacosa.

D. sin(2018a) = 2sin(1009a).cos(1009a).

Câu 2: Công thức nào sau đây đúng?

A. cos3a = 3cosa - 4cos³a.   B. cos3a = 4cos³a - 3cosa.

C. cos3a = 3cos³a - 4cosa.   D. cos3a = 4cosa - 3cos³a.

Câu 3: Trong ∆ABC, nếu = 2cosA thì ∆ABC là tam giác có tính chất nào sau đây?

A. Cân tại B.   B. Cân tại A.   C. Cân tại C.   D. Vuông tại B.

Câu 4: Nếu α + β + γ = và cotα + cotγ = 2cotβ thì cotα.cotγ bằng

A. √3.   B. - √3 .   C. 3.   D. -3.

 Câu 5: Khẳng định nào sai trong các khẳng định sau?

A.  

B.

C. sinx=2sincos.   

D. cos3x=cos³x−sin³x.

 Sản phẩm dự kiến:

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Giải các phương trình sau:

a) sin 2x + cos 4x = 0;

b) cos 3x = – cos 7x.

Câu 2: Một quả đạn pháo được bắn ra khỏi nòng pháo với vận tốc ban đầu v₀ = 500 m/s hợp với phương ngang một góc α. Trong Vật lí, ta biết rằng, nếu bỏ qua sức cản của không khí và coi quả đạn pháo được bắn ra từ mặt đất thì quỹ đạo của quả đạn tuân theo phương trình , ở đó g = 9,8 m/s² là gia tốc trọng trường.