Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Phương trình lượng giác (Toán học Lớp 11)
Tuyển tập 1.039 câu hỏi thuộc chuyên đề Phương trình lượng giác (Đại số – Toán học Lớp 11) trích từ ngân hàng đề thi chính thức và đề thi thử các trường THPT trên toàn quốc. Chọn trực tiếp đáp án A, B, C, D bên dưới để kiểm tra kết quả và xem hướng dẫn giải chi tiết từng bước.
Dấu hiệu & kiến thức trọng tâm:sin x=anghiệm `kπnghiệm trên miền
1. Ta có: 3sinx−cosx=2sin3x ⇔23sinx−21cosx=sin3x ⇔sin(x−6π)=sin3x ⇔{3x=x−6π+k2π3x=67π−x+k2π⇔{x=−12π+kπx=247π+k2π,k∈Z
2. Bất phương trình: log32x2+4x+5x2+x+3>x2+3x+2⇔log32x2+4x+5x2+x+3>(2x2+4x+5)−(x2+x+3) ⇔log3(x2+x+3)+(x2+x+3)>log3(2x2+4x+5)+(2x2+4x+5) Xét hàm số f(t)=log3t+t,t>0 thì f′(t)=tln31+1>0,∀t>0 Do đó f(t) đồng biến, nên bất phương trình f(x2+x+3)>f(2x2+4x+5) ⇔x2+x+3>2x2+4x+5⇔x2+3x+2<0 ⇔−2<x<−1 Vậy bất phương trình có tập nghiệm T=(−2;−1).
(5.0 điểm) 1. Giải phương trình: cos2x+(1+2cosx)(sinx−cosx)=0. 2. Cho tam giác ABC vuông tại A có BC=a,AB=c,AC=b và a,32b,c theo thứ tự lập thành cấp số nhân. Tính số đo các góc B,C.
**1. Giải phương trình** cos2x+(1+2cosx)(sinx−cosx)=0.
Khai triển: cos2x+sinx−cosx+2sinxcosx−2cos2x=0. Vì cos2x−2cos2x=(2cos2x−1)−2cos2x=−1, phương trình trở thành: 2sinxcosx+sinx−cosx−1=0. Đặt t=sinx−cosx, khi đó sinxcosx=21−t2 (do (sinx−cosx)2=1−2sinxcosx). Phương trình thành: (1−t2)+t−1=0⇔t(1−t)=0⇔t=0 hoặc t=1.
- Với t=0: sinx=cosx⇔x=4π+kπ,k∈Z. - Với t=1: sinx−cosx=1⇔2sin(x−4π)=1⇔sin(x−4π)=21, suy ra x−4π=4π+2kπ hoặc x−4π=43π+2kπ, tức x=2π+2kπ hoặc x=π+2kπ,k∈Z.
**2. Tam giác ABC vuông tại A**, BC=a (cạnh huyền), AB=c, AC=b, và a,32b,c lập thành cấp số nhân nên: (32b)2=ac⇔32b2=ac.(∗) Kết hợp a2=b2+c2, từ (∗) có b2=23ac, thay vào: a2=23ac+c2⇔2a2−3ac−2c2=0. Chia hai vế cho c2, đặt r=ca>0: 2r2−3r−2=0⇔r=2 (nhận) hoặc r=−21 (loại).
Vậy a=2c, suy ra b2=23⋅2c⋅c=3c2⇒b=c3.
Do đó: sinB=ab=23⇒B=60∘,C=90∘−60∘=30∘.
Kiểm tra cấp số nhân: a=2c,32b=32⋅3c=2c,c — công bội 21 ✓.
(AI giải đề cho tôi) Ta có sin(2x−40∘)=1⇔2x−40∘=90∘+360∘k⇔x=65∘+180∘k, k∈Z. Với −180∘<x<180∘: −245∘<180∘k<115∘ nên k∈{−1,0}, cho x=−115∘ và x=65∘. Tổng các nghiệm: −115∘+65∘=−50∘.
(AI giải đề cho tôi) Đặt t=3x, với x∈(0;4201π] thì t∈(0;4603π]. Đặt a=20m, phương trình trở thành sint=a với t∈(0;4603π]. Chú ý 4603π=150,75π=75⋅2π+43π.
Xét các trường hợp với ∣a∣<1, α=arcsina:
• Với 0<a<1: họ nghiệm t=α+2kπ: điều kiện 2k≤75,375−2πα với 2πα∈(0;41) nên k≤75, cho 76 nghiệm. Họ t=π−α+2kπ: k≤74,875+2πα, nên nếu a<22 (tức α<4π) thì k≤74, cho 75 nghiệm; nếu a≥22 thì k≤75, cho 76 nghiệm. Vậy tổng số nghiệm: 151 khi 0<a<22; 152 khi 22≤a<1.
• Với −1<a<0: họ t=−β+2kπ (β=arcsin∣a∣∈(0;2π)) cho 75 nghiệm (k=1..75), họ t=π+β+2kπ cho 75 nghiệm (k≤74), tổng 150 nghiệm.
a) Giải phương trình: tanx+1=cos2x+sinxtanxtan2x.
b) Hội Lim (tỉnh Bắc Ninh) được tổ chức vào mùa xuân thường có trò chơi đánh đu. Khi người chơi đu nhún đều, cây đu sẽ đưa người chơi đu dao động quanh vị trí cân bằng (Hình 1). Nghiên cứu trò chơi này, người ta thấy khoảng cách h (m) từ vị trí người chơi đu đến vị trí cân bằng được biểu diễn qua thời gian t (s) (với t≥0) bởi hệ thức h=∣d∣ với d=3cos[3π(2t−1)], trong đó ta quy ước d>0 khi vị trí cân bằng ở phía sau lưng người chơi đu và d<0 trong trường hợp ngược lại (Nguồn: Đại số và Giải tích 11 Nâng cao, NXBGD Việt Nam, 2020). Hỏi từ lúc bắt đầu đến thời điểm 20 giây thì có bao nhiêu lần người chơi đi qua vị trí cân bằng?
(AI giải đề cho tôi) Câu 1a: Điều kiện: cosx=0 và cos2x=0. Đặt t=tan2x, khi đó tanx=1−t22t, sinx=1+t22t, cos2x=(1+t2)2(1−t2)2, với t=±1. Phương trình trở thành 1−t22t+1=(1+t2)2(1−t2)2+(1+t2)(1−t2)4t3. Nhân hai vế với (1−t2)(1+t2)2 và rút gọn: - VT =(2t+1−t2)(1+t2)2=1+2t+t2+4t3−t4+2t5−t6. - VP =(1−t2)3+4t3(1+t2)=1−3t2+3t4−t6+4t3+4t5.
Trừ hai vế: 2t+4t2−4t4−2t5=2t(1−t2)(1+t)2=0.
Với t=±1 (do điều kiện cosx=0 và t=±1 để tanx xác định): • t=0⇒tan2x=0⇒x=2kπ, k∈Z (thỏa mãn, kiểm tra: 0+1=1+0 ✓). • (1−t2)=0⇒t=±1 (loại). • (1+t)2=0⇒t=−1 (loại).
Vậy tập nghiệm: S={2kπ∣k∈Z}.
Câu 1b: Người chơi qua vị trí cân bằng khi d=0, tức cos[3π(2t−1)]=0⟺3π(2t−1)=2π+kπ⟺2t−1=23+3k⟺t=45+23k, k∈Z. Với 0≤t≤20: t=1,25;2,75;4,25;…; số hạng lớn nhất: 45+23k≤20⟺k≤12,5⇒k=0,1,…,12. Vậy có 13 lần người chơi đi qua vị trí cân bằng từ lúc bắt đầu đến thời điểm 20 giây.
(AI giải đề cho tôi) Bài 1a: Đặt c=cosx (với −1≤c≤1). Ta có sin4x+cos4x=(1−c2)2+c4=1−2c2+2c4. Phương trình trở thành 1−2c2+2c4=43+41c, nhân 4: 8c4−8c2−c+1=0. Phân tích: thử c=1 là nghiệm, chia đa thức cho (c−1) được 8c3+8c2−1=0; thử c=−21 là nghiệm, phân tích tiếp 8c3+8c2−1=(2c+1)(4c2+2c−1). Vậy 8c4−8c2−c+1=(c−1)(2c+1)(4c2+2c−1)=0. Các nghiệm: c=1; c=−21; c=4−1±5 (đều thuộc [−1;1]). Do đó x=2kπ; x=±32π+2kπ; x=±arccos45−1+2kπ; x=±arccos(−41+5)+2kπ, với k∈Z. Bài 1b: Từ loga(ab2)=5 suy ra 1+2logab=5⇒logab=2⇒b=a2 (hợp lệ vì a,b>1). Khi đó ab=a3 và a5b2=a5⋅a4=a9, nên P=loga3a9=39=3.
1. Mực nước tại một trạm quan trắc A nào đó trên sông trong một ngày được mô hình hóa bằng hàm số h=h(t)=4−1,5sin(12πt) với h là độ cao mực nước tính bằng mét (m), t là thời gian trong ngày tính bằng giờ, 0≤t<24. a) Tính độ cao mực nước lúc 6 giờ. b) Tại thời điểm nào trong ngày mực nước đạt độ cao 3,25m? 2. Cho hàm số y=f(x)=log2(2x−1). a) Tính f(217). b) Giải bất phương trình f(x)≤3.
Vậy trong vòng 1 ngày mực nước đạt độ cao 3,25 mét lúc 2 giờ và 10 giờ.
2. a) Ta có
f(217)=log2(2⋅217−1)=log2(16)=4.
b) Ta có
f(x)≤3⇔log2(2x−1)≤3
⇔0<2x−1≤23
⇔21<x≤223+1
⇔21<x≤29.
Vậy tập nghiệm của bất phương trình là S=(21,29].
Bình luận.
1. a) Việc tính độ cao mực nước tại một thời điểm cụ thể chỉ cần thay giá trị của t vào biểu thức của hàm số. Đây là thao tác trực tiếp, mang tính tính toán thuần túy và không đòi hỏi khả năng suy luận hay tư duy.
b) Bài toán yêu cầu tìm thời điểm mực nước đạt một giá trị cho trước bằng cách giải phương trình lượng giác. Nội dung này tương đối quen thuộc trong chương trình học và cách giải chủ yếu dựa trên các công thức lượng giác cơ bản.
2. a) Việc tính giá trị của hàm logarit tại một điểm cụ thể cũng chỉ là thay số và biến đổi đơn giản. Ý này khá ngắn, đơn giản và không đặt ra yêu cầu tư duy cao.
b) Bất phương trình logarit được giải bằng cách xét điều kiện xác định và biến đổi về dạng đại số quen thuộc. Đây là dạng bài thường gặp nên chưa tạo được độ khó đáng kể.
(AI giải đề cho tôi) Ta có cos(43π−x)=cos43πcosx+sin43πsinx=2sinx−cosx, nên cos2(43π−x)=2(sinx−cosx)2=21−sin2x.
Phương trình trở thành: 21−sin2x−cosx=21⇔−2sin2x=cosx⇔sin2x=−2cosx.
Với sin2x=2sinxcosx: 2cosx(sinx+1)=0⇔cosx=0 hoặc sinx=−1.
- cosx=0⇔x=2π+kπ. Trong đoạn [−3π;4π]: x∈{−25π,−23π,−2π,2π,23π,25π,27π} — 7 nghiệm. - sinx=−1⇔x=−2π+2kπ: cho x=−2π,23π, đã nằm trong tập trên (không thêm nghiệm mới).
(AI giải đề cho tôi) Đặt t=cosx. Vì cos2x=2cos2x−1, phương trình trở thành 4t3−2t2+1+(m−3)t=1⟺t(4t2−2t+m−3)=0. Xét trên đoạn [−2π;2π] (độ dài 25π): • Phương trình cosx=0 có đúng 3 nghiệm: x=−2π,2π,23π. • Với t∈(0;1): cosx=t có 3 nghiệm x=±arccost và x=2π−arccost (vì −arccost≥−2π khi t≥0). • Với t∈(−1;0): −arccost<−2π nên chỉ có 2 nghiệm x=arccost và x=2π−arccost. • Với t=1: 2 nghiệm (x=0,2π); với t=−1: 1 nghiệm (x=π). Cần tổng số nghiệm bằng 8, tức phương trình bậc hai 4t2−2t+m−3=0 phải cho thêm đúng 5 nghiệm, tức một nghiệm thuộc (0;1) (đóng góp 3 nghiệm) và nghiệm kia thuộc (−1;0) (đóng góp 2 nghiệm). (Trường hợp có nghiệm t=1 thì nghiệm còn lại t=−21 chỉ cho thêm 2 nghiệm, tổng 3+2+2=7 — loại; nghiệm t=0 hoặc t=−1 cũng không đủ.) Đặt f(t)=4t2−2t+m−3. Hai nghiệm nằm khác phía qua 0 và có một nghiệm trong (0;1) khi: f(0)=m−3<0⟺m<3,f(1)=m−1>0⟺m>1. Khi đó nghiệm âm t2∈(−21;0)⊂(−1;0) (vì tổng hai nghiệm bằng 21), nên điều kiện t2>−1 tự thỏa (f(−1)=m+3>0). Biệt thức Δ=52−16m>0 thỏa với m<3. Kiểm tra: với 1<m<3, ví dụ m=2: phương trình t(4t2−2t−1)=0 có t=0 (3 nghiệm), t=41+5∈(0;1) (3 nghiệm), t=41−5∈(−1;0) (2 nghiệm) — tổng đúng 8 nghiệm phân biệt. Vậy m∈(1;3).
(AI giải đề cho tôi) Phương trình cosx=1 có nghiệm x=k2π với k∈Z, vì cosx=1 khi và chỉ khi x là bội nguyên của 2π. Kiểm tra: với x=k2π thì cosx=cos(k2π)=1 đúng với mọi k. Các phương án khác sai: A (x=kπ) cho cosx=±1; C cho cosx=0; D gồm cả x=2π+kπ cho cosx=0.
Tại một thành phố công nghiệp, số miligam của các chất ô nhiễm trong một mét khối không khí trong tháng 3 được xác định bởi công thức y=45−10sin(24πt+6π), trong đó t là ngày trong tháng. Hỏi, ngày nào trong tháng 3 mà số miligam của chất ô nhiễm trong một mét khối không khí bằng 35 mg? (biết tháng 3 này có 31 ngày).
(AI giải đề cho tôi) Giải phương trình 45−10sin(24πt+6π)=35⇒sin(24πt+6π)=1. Với t∈[1;31] thì 24πt+6π∈[245π;2π+6π], nên sin bằng 1 khi 24πt+6π=2π⇒24πt=3π⇒t=8. Vậy ngày 8 tháng 3, khớp với đáp án nguồn (8).
(AI giải đề cho tôi) Từ 2cos9x−3=0 ta có cos9x=23. Suy ra 9x=±6π+k2π, tức x=±54π+k92π, với k∈Z. Kết quả khớp với đáp án B (khớp cả bảng đáp án mã đề 1102, câu 9 là B).
(AI giải đề cho tôi) Từ tan 5x = -√3/3 ta có 5x = -π/6 + kπ, suy ra x = -π/30 + kπ/5, k∈ℤ (a đúng). Với k=0 được x = -π/30, k=1 được x = π/6 > 0 nên nghiệm âm lớn nhất là -π/30 (b đúng). Trong khoảng (0; 2π): 0 < -π/30 + kπ/5 < 2π ⇔ 1/6 < k < 61/6 ≈ 10,17, nên k ∈ {1,...,10}, tức 10 nghiệm chứ không phải 11 (c sai). Vì tan(11π/6) = -tan(π/6) = -√3/3 nên phương trình (1) ⇔ tan 5x = tan(11π/6) (d đúng). Kết quả khớp đáp án nguồn: 1a Đ, 1b Đ, 1c S, 1d Đ. a) (AI giải đề cho tôi) tan 5x = -√3/3 ⇒ 5x = -π/6 + kπ ⇒ x = -π/30 + kπ/5, k∈ℤ. b) (AI giải đề cho tôi) Các nghiệm âm lớn nhất ứng với k=0: x = -π/30 (k=1 cho x = π/6 > 0). c) (AI giải đề cho tôi) 0 < -π/30 + kπ/5 < 2π ⇔ 1/6 < k < 61/6 ⇒ k = 1,...,10, tức 10 nghiệm, không phải 11. d) (AI giải đề cho tôi) tan(11π/6) = -tan(π/6) = -√3/3 nên hai phương trình tương đương.
Tại một thành phố công nghiệp, số miligam của các chất ô nhiễm trong một mét khối không khí trong tháng 3 được xác định bởi công thức y=45−10sin(24πt+6π), trong đó t là ngày trong tháng. Hỏi, ngày nào trong tháng 3 mà số miligam của chất ô nhiễm trong một mét khối không khí bằng 35 mg? (biết tháng 3 này có 31 ngày).
(AI giải đề cho tôi) Từ 2cos9x−3=0 ta có cos9x=23. Suy ra 9x=±6π+k2π, tức x=±54π+k92π với k∈Z. Kết quả khớp với đáp án C và với bảng đáp án mã đề 1101 (câu 3 là C).
Giả sử một chất điểm chuyển động trên trục Ox theo phương trình x=sin2(πt)−1, trong đó thời gian t tính theo đơn vị giây và quãng đường x tính bằng centimét. Trong khoảng thời gian từ 0 đến 6 giây, chất điểm đó đi qua gốc tọa độ O bao nhiêu lần?
(AI giải đề cho tôi) Chất điểm qua gốc O khi x = 0, tức sin²(πt) − 1 = 0 ⟺ sin²(πt) = 1 ⟺ sin(πt) = ±1 ⟺ πt = π/2 + kπ ⟺ t = 1/2 + k, k ∈ ℤ. Với t ∈ [0; 6] ta có t = 0,5; 1,5; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5, tức 6 giá trị. Vậy chất điểm đi qua gốc tọa độ O đúng 6 lần.