📌 Đề bài:
Cho hai góc nhọn $x$ và $y$ thỏa mãn $\tan x = \frac{1}{7}$ và $\tan y = \frac{3}{4}$.
a) Tính số đo tổng $x + y$ theo đơn vị radian.
b) Tính giá trị chính xác của biểu thức: $$P = \sin(x + y) – \cos(x – y)$$
📚 Phương pháp giải & Lý thuyết trọng tâm
Để giải quyết bài toán này, ta áp dụng hệ thống công thức cộng lượng giác cơ bản:
- Công thức cộng đối với tang: $$\tan(x + y) = \frac{\tan x + \tan y}{1 – \tan x \tan y}$$
- Công thức cộng đối với côsin: $$\cos(x – y) = \cos x \cos y + \sin x \sin y$$
- Mối liên hệ giữa tang và sin, cos của góc nhọn: Với $0 < ́alpha < \frac{\pi}{2}$: $$\cos \alpha = \frac{1}{\sqrt{1 + \tan^2 \alpha}}, \quad \sin \alpha = \tan \alpha \cdot \cos \alpha = \frac{\tan \alpha}{\sqrt{1 + \tan^2 \alpha}}$$
💡 LỜI GIẢI CHI TIẾT & CÁCH GIẢI TỪNG BƯỚC (Nhấn để mở)
Bước 1: Tính giá trị của $x + y$
Áp dụng công thức cộng cho tang, ta có:
$$\tan(x + y) = \frac{\tan x + \tan y}{1 – \tan x \tan y} = \frac{\frac{1}{7} + \frac{3}{4}}{1 – \frac{1}{7} \cdot \frac{3}{4}}$$
Quy đồng mẫu số ở tử và mẫu:
$$\tan(x + y) = \frac{\frac{4 + 21}{28}}{\frac{28 – 3}{28}} = \frac{\frac{25}{28}}{\frac{25}{28}} = 1$$
Vì $x$ và $y$ là các góc nhọn nên $0 < x < \frac{\pi}{2}$ và $0 < y < \frac{\pi}{2}$, suy ra $0 < x + y < \pi$.
Do đó, $\tan(x + y) = 1 \implies x + y = \frac{\pi}{4}$ (hay $45^\circ$).
Suy ra: $$\sin(x + y) = \sin\left(\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2}$$$
Bước 2: Tính $\sin x, \cos x, \sin y, \cos y$
Vì $x, y$ là các góc nhọn nên các giá trị lượng giác $\sin x, \cos x, \sin y, \cos y$ đều mang dấu dương.
• Đối với góc $x$:
$$\cos x = \frac{1}{\sqrt{1 + \tan^2 x}} = \frac{1}{\sqrt{1 + \left(\frac{1}{7}\right)^2}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{50}{49}}} = \frac{7}{5\sqrt{2}} = \frac{7\sqrt{2}}{10}$$
$$\sin x = \tan x \cdot \cos x = \frac{1}{7} \cdot \frac{7}{5\sqrt{2}} = \frac{1}{5\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{10}$$
• Đối với góc $y$:
$$\cos y = \frac{1}{\sqrt{1 + \tan^2 y}} = \frac{1}{\sqrt{1 + \left(\frac{3}{4}\right)^2}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{25}{16}}} = \frac{4}{5}$$
$$\sin y = \tan y \cdot \cos y = \frac{3}{4} \cdot \frac{4}{5} = \frac{3}{5}$$
Bước 3: Tính $\cos(x – y)$ và giá trị biểu thức $P$
Tương tự phương pháp giải ở các bài toán biến đổi tổng và hiệu góc lượng giác, ta khai triển:
$$\cos(x – y) = \cos x \cos y + \sin x \sin y = \left(\frac{7}{5\sqrt{2}}\right) \cdot \left(\frac{4}{5}\right) + \left(\frac{1}{5\sqrt{2}}\right) \cdot \left(\frac{3}{5}\right)$$
$$\cos(x – y) = \frac{28 + 3}{25\sqrt{2}} = \frac{31}{25\sqrt{2}} = \frac{31\sqrt{2}}{50}$$
Thay vào biểu thức $P$:
$$P = \sin(x + y) – \cos(x – y) = \frac{\sqrt{2}}{2} – \frac{31\sqrt{2}}{50} = \frac{25\sqrt{2} – 31\sqrt{2}}{50} = -\frac{6\sqrt{2}}{50} = -\frac{3\sqrt{2}}{25}$$
👉 Kết luận / Đáp án:
$$x + y = \frac{\pi}{4}, \quad P = -\frac{3\sqrt{2}}{25}$$
✍️ 5 Bài tập tương tự tự luyện (Có lời giải chi tiết)
Bài tập 1: Cho hai góc nhọn $a, b$ thỏa mãn $\tan a = \frac{1}{2}$ và $\tan b = \frac{1}{3}$. Tính giá trị của biểu thức $M = \sin(a + b) + \cos(a + b)$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 1
Vì $a, b$ là góc nhọn nên $a + b = \frac{\pi}{4}$.
Suy ra $M = \sin\left(\frac{\pi}{4}\right) + \cos\left(\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} = \sqrt{2}$.
Đáp số: $M = \sqrt{2}$.
Bài tập 2: Cho hai góc nhọn $x, y$ thỏa mãn $\tan x = \frac{2}{3}$ và $\tan y = \frac{1}{5}$. Tính giá trị của $\tan(x – y)$ và $x + y$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 2
• $\tan(x + y) = \frac{\tan x + \tan y}{1 – \tan x \tan y} = \frac{\frac{2}{3} + \frac{1}{5}}{1 – \frac{2}{15}} = \frac{\frac{13}{15}}{\frac{13}{15}} = 1 \implies x + y = \frac{\pi}{4}$.
Đáp số: $\tan(x – y) = \frac{7}{17}; x + y = \frac{\pi}{4}$.
Bài tập 3: Cho hai góc nhọn $\alpha$ và $\beta$ thỏa mãn $\sin \alpha = \frac{4}{5}$ và $\cos \beta = \frac{12}{13}$. Rút gọn và tính giá trị của $K = \sin(\alpha – \beta)$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 3
Áp dụng công thức cộng: $$\sin(\alpha – \beta) = \sin \alpha \cos \beta – \cos \alpha \sin \beta = \left(\frac{4}{5}\right)\left(\frac{12}{13}\right) – \left(\frac{3}{5}\right)\left(\frac{5}{13}\right) = \frac{48 – 15}{65} = \frac{33}{65}$$
Đáp số: $K = \frac{33}{65}$. Bạn cũng có thể xem thêm kỹ thuật biến đổi này ở dạng bài tính giá trị góc đôi từ góc tổng hiệu.
Bài tập 4: Tính giá trị không đổi của biểu thức $E = (1 + \tan 20^\circ)(1 + \tan 25^\circ)$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 4
$\implies \tan 20^\circ + \tan 25^\circ = 1 – \tan 20^\circ \tan 25^\circ \iff \tan 20^\circ + \tan 25^\circ + \tan 20^\circ \tan 25^\circ = 1$.
Khai triển $E$: $$E = 1 + \tan 20^\circ + \tan 25^\circ + \tan 20^\circ \tan 25^\circ = 1 + 1 = 2$$
Đáp số: $E = 2$.
Bài tập 5: Rút gọn biểu thức lượng giác $Q = \frac{\sin(a + b) – \sin(a – b)}{\cos(a – b) – \cos(a + b)}$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 5
• Tử số: $(\sin a \cos b + \cos a \sin b) – (\sin a \cos b – \cos a \sin b) = 2\cos a \sin b$.
• Mẫu số: $(\cos a \cos b + \sin a \sin b) – (\cos a \cos b – \sin a \sin b) = 2\sin a \sin b$.
Suy ra: $$Q = \frac{2\cos a \sin b}{2\sin a \sin b} = \frac{\cos a}{\sin a} = \cot a$$
Đáp số: $Q = \cot a$.

Để lại phản hồi