📌 Đề bài:
Rút gọn biểu thức lượng giác sau (với điều kiện biểu thức xác định):
$$P = \frac{1 + \sin 2x – \cos 2x}{1 + \sin 2x + \cos 2x}$$
📚 Phương pháp giải & Lý thuyết trọng tâm
Để rút gọn các phân thức lượng giác có chứa $\sin 2x$ và $\cos 2x$, ta áp dụng linh hoạt hệ thống công thức nhân đôi và công thức hạ bậc:
- $\sin 2x = 2\sin x \cos x$
- $\cos 2x = \cos^2 x – \sin^2 x = 2\cos^2 x – 1 = 1 – 2\sin^2 x$
- Từ đó suy ra các hệ quả đặc biệt giúp khử số $1$:
- $1 – \cos 2x = 2\sin^2 x$
- $1 + \cos 2x = 2\cos^2 x$
Tương tự như dạng bài tính giá trị biểu thức lượng giác góc nhân đôi, phương pháp cốt lõi ở đây là nhóm các hạng tử hợp lý ở tử số và mẫu số để đưa về dạng tích có chứa thừa số chung $(\sin x + \cos x)$.
💡 LỜI GIẢI CHI TIẾT & CÁCH GIẢI TỪNG BƯỚC (Nhấn để mở)
Giả sử biểu thức $P$ xác định khi $\cos x \ne 0$ và $\sin x + \cos x \ne 0$.
Bước 1: Biến đổi tử số của biểu thức $P$:
Ta nhóm số hạng $1 – \cos 2x$ và áp dụng công thức nhân đôi:
$$\text{Tử số} = (1 – \cos 2x) + \sin 2x = 2\sin^2 x + 2\sin x \cos x$$
Đặt $2\sin x$ làm nhân tử chung, ta được:
$$\text{Tử số} = 2\sin x (\sin x + \cos x)$$
Bước 2: Biến đổi mẫu số của biểu thức $P$:
Ta nhóm số hạng $1 + \cos 2x$ và áp dụng công thức nhân đôi:
$$\text{Mẫu số} = (1 + \cos 2x) + \sin 2x = 2\cos^2 x + 2\sin x \cos x$$
Đặt $2\cos x$ làm nhân tử chung, ta được:
$$\text{Mẫu số} = 2\cos x (\cos x + \sin x)$$
Bước 3: Rút gọn phân thức:
Thay tử số và mẫu số vừa biến đổi vào biểu thức ban đầu:
$$P = \frac{2\sin x (\sin x + \cos x)}{2\cos x (\sin x + \cos x)} = \frac{\sin x}{\cos x} = \tan x$$
Để củng cố thêm các kỹ năng biến đổi liên quan, bạn đọc có thể tham khảo thêm các bài toán về công thức biến đổi lượng giác nâng cao.
👉 Kết luận: Biểu thức sau khi rút gọn là $P = \tan x$.
✍️ 5 Bài tập tương tự tự luyện (Có lời giải chi tiết)
Bài tập 1: Rút gọn biểu thức $A = \frac{1 + \cos 2x}{\sin 2x}$ (với điều kiện xác định).
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 1
Khi đó: $A = \frac{2\cos^2 x}{2\sin x \cos x} = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x$.
Đáp án: $A = \cot x$.
Bài tập 2: Rút gọn biểu thức $B = \frac{\sin 2x – \sin x}{1 – \cos x + \cos 2x}$ (với điều kiện xác định).
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 2
Mẫu số: $\cos 2x – \cos x + 1 = 2\cos^2 x – 1 – \cos x + 1 = 2\cos^2 x – \cos x = \cos x(2\cos x – 1)$.
Suy ra: $B = \frac{\sin x(2\cos x – 1)}{\cos x(2\cos x – 1)} = \tan x$.
Đáp án: $B = \tan x$.
Bài tập 3: Rút gọn biểu thức $C = \frac{\sin 4x}{1 + \cos 4x} \cdot \frac{\cos 2x}{1 + \cos 2x}$ (với điều kiện xác định).
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 3
Do đó: $C = \frac{\sin 2x}{\cos 2x} \cdot \frac{\cos 2x}{1 + \cos 2x} = \frac{\sin 2x}{1 + \cos 2x} = \frac{2\sin x \cos x}{2\cos^2 x} = \tan x$.
Đáp án: $C = \tan x$.
Bài tập 4: Cho $\tan x = 3$. Tính giá trị của biểu thức $D = \frac{3\sin 2x – 2\cos 2x}{1 + 2\sin 2x}$.
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 4
$$\sin 2x = \frac{2\tan x}{1 + \tan^2 x} = \frac{2 \cdot 3}{1 + 3^2} = \frac{6}{10} = \frac{3}{5}$$
$$\cos 2x = \frac{1 – \tan^2 x}{1 + \tan^2 x} = \frac{1 – 9}{1 + 9} = -\frac{8}{10} = -\frac{4}{5}$$
Thay vào $D$: $D = \frac{3\left(\frac{3}{5}\right) – 2\left(-\frac{4}{5}\right)}{1 + 2\left(\frac{3}{5}\right)} = \frac{\frac{9}{5} + \frac{8}{5}}{1 + \frac{6}{5}} = \frac{\frac{17}{5}}{\frac{11}{5}} = \frac{17}{11}$.
Đáp án: $D = \frac{17}{11}$.
Bài tập 5: Rút gọn biểu thức $E = \frac{1 – \cos 2x + \sin 2x}{1 + \cos 2x – \sin 2x} \cdot \frac{1 – \tan x}{1 + \tan x}$ (với điều kiện xác định).
💡 Xem đáp án & Lời giải Bài tập 5
$$\frac{2\sin^2 x + 2\sin x \cos x}{2\cos^2 x – 2\sin x \cos x} = \frac{2\sin x(\sin x + \cos x)}{2\cos x(\cos x – \sin x)} = \tan x \cdot \frac{\cos x + \sin x}{\cos x – \sin x} = \tan x \cdot \frac{1 + \tan x}{1 – \tan x}$$
Nhân với thừa số thứ hai: $E = \left(\tan x \cdot \frac{1 + \tan x}{1 – \tan x}\right) \cdot \frac{1 – \tan x}{1 + \tan x} = \tan x$.
Đáp án: $E = \tan x$.

Để lại phản hồi