Học Bài 1: Góc lượng giác – CTST

1. Góc lượng giác

* Khái niệm góc lượng giác

– Cho 2 tia Oa, Ob.

Nếu tia Om quay quanh gốc O của nó theo một chiều cố định bắt đầu từ vị trí tia Oa và dừng ở vị trí tia Ob thì ta nói tia Om quét một góc lượng giác có tia đầu Oa, tia cuối Ob.

Kí hiệu: (Oa, Ob).

– Khi tia Om quay một góc \(\alpha \) ta nói số đo của góc lượng giác (Oa, Ob) bằng \(\alpha \), kí hiệu sđ(Oa, Ob) =\(\alpha \)

* Chú ý:

– Với 2 tia Oa, Ob cho trước, có vô số góc lượng giác tia đầu Oa, tia cuối Ob. Ta dùng chung kí hiệu (Oa, Ob) cho tất cả các góc lượng giác này.

– Số đo các góc lượng giác có cùng tia đầu Oa, tia cuối Ob sai khác nhau một bội nguyên của 360^o có công thức là:

Sđ(Oa,Ob) = \(\alpha \)+ k360^o, \(k \in \mathbb{Z}\).

* Hệ thức Chasles

Với 3 tia Ou, Ov, Ow bất kì ta có:

Sđ(Ou,Ov) + sđ(Ov, Ow) = sđ(Ou,Ow) +k360^o, \(k \in \mathbb{Z}\).

2. Đơn vị radian

Trên đường tròn bán kính R tùy ý, góc ở tâm chắn một cung có độ dài đúng bằng R được gọi là một góc có số đo 1 radian (rad).

Ta có: \({180^o} = \pi \)rad, do đó 1 rad \( = {\left( {\frac{{180}}{\pi }} \right)^o}\), \({1^o} = \left( {\frac{\pi }{{180}}} \right)\)rad.

\( \Rightarrow \alpha \) rad \( = {\left( {\frac{{180\alpha }}{\pi }} \right)^o}\), \({\alpha ^o} = \left( {\frac{{\pi \alpha }}{{180}}} \right)\)rad.

3. Đường tròn lượng giác

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường tròn tâm O bán kính 1. Trên đường tròn này chọn điểm A(1;0) làm gốc, chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ và chiều âm là chiều xùng chiều kim đồng hồ. Đường tròn cùng với gốc và chiều như trên gọi là đường tròn lượng giác.

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Hoạt động 1

Một chiếc bánh lái tàu có thể quay theo cả hai chiều. Trong Hình 1 và Hình 2, lúc đầu thanh OM ở vị trí OA.

a) Khi quay bánh lái ngược chiều kim đồng hồ ( Hình 1), cứ mỗi giây, bánh lái quay một góc \( {60^0}\). Bảng dưới đây cho ta góc quay \(\alpha \)của thanh OM sau t giây kể từ lúc bắt đầu quay. Thay dấu ? bằng số đo thích hơp.

b) Nếu bánh lái được quay theo chiều ngược lại, nghĩa là quay cùng chiều kim đồng hồ ( Hình 2) với cùng tốc độ như trên, người ta ghi -\({60^ \circ }\)để chỉ góc mà thanh OM quay được sau mỗi giây. Bảng dưới đây cho ta góc quay \(\alpha \)của thanh OM sau t giây kể từ lúc bắt đầu quay. Thay dấu ? bằng số đo thích hợp.

Phương pháp giải:

Quy ước chiều quay ngược chiều kim đồng hồ là chiều dương và chiều quay cùng chiều kim đồng hồ là chiều âm.

Lời giải chi tiết:

a)

Thời gian t (giây)	1	2	3	4	5	6
Góc quay \(\alpha \)	\({60^ \circ }\)	\({120^ \circ }\)	\({180^ \circ }\)	\({240^ \circ }\)	\({300^ \circ }\)	\({360^ \circ }\)

b)

Thời gian t (giây)	1	2	3	4	5	6
Góc quay \(\alpha \)	-\({60^ \circ }\)	-\({120^ \circ }\)	-\({180^ \circ }\)	-\({240^ \circ }\)	-\({300^ \circ }\)	-\({360^ \circ }\)

Thực hành 1

Cho \(\widehat {MON} = {60^ \circ }\). Xác định số đo của các góc lượng giác được biểu diễn trong Hình 6 và viết công thức tổng quát của số đo góc lượng giác (OM,ON).

Phương pháp giải:

– Quy ước chiều quay ngược chiều kim đồng hồ là chiều dương và chiều quay cùng chiều kim đồng hồ là chiều âm.

– Số đo của các góc lượng giác có cùng tia đầu Oa, và tia cuối Ob sai khác nhau một bội nguyên của \({360^ \circ }\)nên có công thức tổng quát là: \((Oa,Ob) = {\alpha ^ \circ } + k{360^ \circ }(k \in \mathbb{Z}),\)với \({\alpha ^ \circ }\) là số đo của một góc lượng giác bất kì có tia đầu Oa và tia cuối Ob.

Lời giải chi tiết:

a) Số đo của góc lượng giác (OM,ON) trong Hình 6 là \({60^ \circ }\)

b) Số đo của góc lượng giác (OM,ON) trong Hình 6 là \({60^ \circ } + {2.360^ \circ } = {780^ \circ }\)

c) Số đo của góc lượng giác (OM,ON) trong Hình 6 là \(\frac{5}{6}.( – {360^ \circ }) = – {300^ \circ }\)

Công thức tổng quát của số đo góc lượng giác \((OM,ON) = {60^ \circ } + k{360^ \circ }(k \in \mathbb{Z})\)

Vận dụng 1

Trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 2 giờ 15 phút, kim phút quét một góc lượng giác là bao nhiêu độ?

Phương pháp giải:

– Quy ước chiều quay ngược chiều kim đồng hồ là chiều dương và chiều quay cùng chiều kim đồng hồ là chiều âm.

Lời giải chi tiết:

Đổi 2 giờ 15 phút = \(\frac{9}{4}\)giờ.

Trong khoảng thời gian từ 0 giờ đến 2 giờ 15 phút, kim phút quét một góc lượng giác là \(\frac{9}{4}.( – {360^ \circ }) = – {810^ \circ }\)

Hoạt động 2

Cho Hình 7.

a) Xác định số đo các góc lượng giác (Oa,Ob), (Ob,Oc) và (Oa,Oc).

b) Nhận xét về mối liên hệ giữa ba số đo góc này.

Phương pháp giải:

– Quy ước chiều quay ngược chiều kim đồng hồ là chiều dương và chiều quay cùng chiều kim đồng hồ là chiều âm.

Lời giải chi tiết:

a) Số đo của góc lượng giác (Oa,Ob) trong Hình 7 là \({135^ \circ } + n{.360^ \circ },(n \in \mathbb{Z})\)

Số đo của góc lượng giác (Ob,Oc) trong Hình 7 là \( – {80^ \circ } + m{.360^ \circ },(m \in \mathbb{Z})\)

Số đo của góc lượng giác (Oa,Oc) trong Hình 7 là \({415^ \circ } + k{.360^ \circ },(k \in \mathbb{Z})\)

b)

\(\begin{array}{l}(Oa,Ob) + (Ob,Oc) = {135^ \circ } + n{.360^ \circ } + ( – {80^ \circ }) + m{.360^ \circ }\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = {55^ \circ } + (n + m){.360^ \circ } = {415^ \circ } + (n + m – 1){.360^ \circ }\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = {415^ \circ } + k{.360^ \circ } = (Oa,Oc)\end{array}\)

với \(k = n + m – 1\,;n,m,k \in \mathbb{Z}\)

Vận dụng 2

Trong Hình 8, chiếc quạt có ba cánh được phân bố đều nhau. Viết công thức tổng quát số đo của góc lượng giác (Ox,ON) và (Ox,OP).

Phương pháp giải:

– Số đo của các góc lượng giác có cùng tia đầu Oa, và tia cuối Ob sai khác nhau một bội nguyên của \({360^ \circ }\)nên có công thức tổng quát là: \((Oa,Ob) = {\alpha ^ \circ } + k{360^ \circ }(k \in \mathbb{Z}),\)với \({\alpha ^ \circ }\) là số đo của một góc lượng giác bất kì có tia đầu Oa và tia cuối Ob.

– Quy ước chiều quay ngược chiều kim đồng hồ là chiều dương và chiều quay cùng chiều kim đồng hồ là chiều âm.

Lời giải chi tiết:

Công thức tổng quát số đo của góc lượng giác \((Ox,ON) = {70^ \circ } + k{360^ \circ }(k \in \mathbb{Z})\)

Công thức tổng quát số đo của góc lượng giác \((Ox,OP) = (Ox,OM) + (OM,OP) = – {50^ \circ } + ( – {120^ \circ }) + m{360^ \circ } = – {170^ \circ } + m{360^ \circ }\,\,\,\,,(m \in \mathbb{Z})\)

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Hoạt động 3

Vẽ đường tròn tâm O bán kính R bất kì. Dùng một đoạn dây mềm đo bán kính và đánh dấu được một cung AB có độ dài đúng bằng R (Hình 9). Đo và cho biết \(\widehat {AOB}\) có số đo bằng bao nhiêu độ.

Phương pháp giải:

Vẽ đường tròn và xác định góc như phía trên đã học

Lời giải chi tiết:

\( \Rightarrow \widehat {AOB} = 60^\circ \)

Thực hành 2

Hoàn thành bảng chuyển đổi đơn vị đo của các góc sau đây:

Số đo theo độ	0°	?	45°	60°	?	120°	?	150°	180°
Số đo theo rad	?	\(\frac{\pi }{6}(rad)\)	?	?	\(\frac{\pi }{2}(rad)\)	?	\(\frac{{3\pi }}{4}(rad)\)	?	\(\pi (rad)\)

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức \({\alpha ^ \circ } = \frac{{\pi \alpha }}{{180}}\,\)rad ; \(\alpha \,\,rad = {\left( {\frac{{180\alpha }}{\pi }} \right)^0}\)

Lời giải chi tiết:

Số đo theo độ	0°	30°	45°	60°	90°	120°	135°	150°	180°
Số đo theo rad	0	\(\frac{\pi }{6}(rad)\)	\(\frac{\pi }{4}\left( {rad} \right)\)	\(\frac{\pi }{3}\left( {rad} \right)\)	\(\frac{\pi }{2}(rad)\)	\[\frac{{2\pi }}{3}(rad)\]	\(\frac{{3\pi }}{4}(rad)\)	\(\frac{{5\pi }}{6}(rad)\)	\(\pi (rad)\)

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Hoạt động 4

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, vẽ đường tròn tâm O bán kính bằng 1 và điểm A(1; 0).

a) Cho điểm B(0; 1). Số đo góc lượng giác (OA; OB) bằng bao nhiêu radian?

b) Xác định các điểm A’ và B’ trên đường tròn sao cho các góc lượng giác (OA; OA’), (OA, OB’) có số đo lần lượt là \(\pi \,\) và \( – \frac{\pi }{2}\)

Phương pháp giải:

Vẽ đường tròn rồi nhận biết từng góc

Lời giải chi tiết:

a)

Góc lượng giác \(\left( {OA;OB} \right) = 90^\circ = \frac{\pi }{2}\)

b)

 

Thực hành 3

Biểu diễn trên đường tròn lượng giác các góc lượng giác có số đo là:

a) \( – {1485^ \circ }\)

b) \(\frac{{19\pi }}{4}\)

Phương pháp giải:

Xác định góc lượng giác trên vòng tròn lượng giác.

Lời giải chi tiết:

a) Ta có \( – {1485^ \circ } = – {45^ \circ } + ( – 4){.360^ \circ }\). Vậy điểm biểu diễn góc lượng giác có số đo \( – {1485^ \circ }\)là điểm M trên đường tròn lượng giác thuộc góc phần tư thứ IV sao cho \(\widehat {AMO} = {45^ \circ }\)

b) Ta có \(\frac{{19\pi }}{4} = \frac{{3\pi }}{4} + 4\pi \). Vậy điểm biểu diễn góc lượng giác có số đo \(\frac{{19\pi }}{4}\) là điểm N trên phần đường tròn lượng giác thuộc góc phần tư thứ II sao cho \(\widehat {AMO} = \frac{{3\pi }}{4}\).