Ôn chương 1 - Toán 11
Lý thuyết tổng hợp và bài tập có lời giải Ôn chương 1 - Toán 11 — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Tóm tắt kiến thức trọng tâm Chương I
- Đơn vị: $180^\circ = \pi\text{ rad} \Rightarrow \alpha\text{ (rad)} = a^\circ \cdot \dfrac{\pi}{180^\circ}$.
- Độ dài cung tròn: $l = R \cdot \alpha$ (với $\alpha$ tính theo radian).
- Trên đường tròn lượng giác tâm $O(0;0)$, bán kính $R=1$, điểm $M(x_M; y_M)$ biểu diễn góc $\alpha$: $$\cos\alpha = x_M, \quad \sin\alpha = y_M, \quad \tan\alpha = \dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, \quad \cot\alpha = \dfrac{\cos\alpha}{\sin\alpha}$$
- $y = \sin x$: $D = \mathbb{R}, T = [-1; 1]$, hàm lẻ, chu kì $T = 2\pi$.
- $y = \cos x$: $D = \mathbb{R}, T = [-1; 1]$, hàm chẵn, chu kì $T = 2\pi$.
- $y = \tan x$: $D = \mathbb{R} \setminus \left\{\dfrac{\pi}{2} + k\pi\right\}, T = \mathbb{R}$, hàm lẻ, chu kì $T = \pi$.
- $y = \cot x$: $D = \mathbb{R} \setminus \{k\pi\}, T = \mathbb{R}$, hàm lẻ, chu kì $T = \pi$.
- Nghiệm PT cơ bản:
- $\sin x = \sin a \Leftrightarrow x = a + k2\pi$ hoặc $x = \pi - a + k2\pi$.
- $\cos x = \cos a \Leftrightarrow x = \pm a + k2\pi$.
- $\tan x = \tan a \Leftrightarrow x = a + k\pi$.
- $\cot x = \cot a \Leftrightarrow x = a + k\pi$.
II. Hệ thống công thức lượng giác cần nhớ
- Hệ thức cơ bản: $\sin^2 x + \cos^2 x = 1$, $\tan x \cdot \cot x = 1$, $1 + \tan^2 x = \dfrac{1}{\cos^2 x}$, $1 + \cot^2 x = \dfrac{1}{\sin^2 x}$.
- Công thức cộng: $$\sin(a \pm b) = \sin a \cos b \pm \cos a \sin b$$ $$\cos(a \pm b) = \cos a \cos b \mp \sin a \sin b$$
- Công thức nhân đôi & hạ bậc: $$\sin 2a = 2\sin a \cos a, \quad \cos 2a = 2\cos^2 a - 1 = 1 - 2\sin^2 a$$ $$\cos^2 a = \dfrac{1 + \cos 2a}{2}, \quad \sin^2 a = \dfrac{1 - \cos 2a}{2}$$
- Biến đổi tổng thành tích: $$\cos u + \cos v = 2\cos\dfrac{u+v}{2}\cos\dfrac{u-v}{2}, \quad \sin u + \sin v = 2\sin\dfrac{u+v}{2}\cos\dfrac{u-v}{2}$$
🔷 Dạng 1: Tính GTLN & rút gọn biểu thức
- Áp dụng linh hoạt các công thức cộng, nhân đôi, góc liên quan đặc biệt để rút gọn biểu thức.
Rút gọn biểu thức $A = \dfrac{\sin 2x + \sin x}{1 + \cos x + \cos 2x}$.
Xem lời giải
$$A = \dfrac{2\sin x \cos x + \sin x}{\cos x + (1 + \cos 2x)} = \dfrac{\sin x(2\cos x + 1)}{\cos x + 2\cos^2 x} = \dfrac{\sin x(2\cos x + 1)}{\cos x(2\cos x + 1)} = \tan x$$
Tính giá trị biểu thức $B = \cos 20^\circ \cos 40^\circ \cos 80^\circ$.
Xem lời giải
Nhân với $\sin 20^\circ$: $B \cdot \sin 20^\circ = \dfrac{1}{2}\sin 40^\circ \cos 40^\circ \cos 80^\circ = \dfrac{1}{4}\sin 80^\circ \cos 80^\circ = \dfrac{1}{8}\sin 160^\circ = \dfrac{1}{8}\sin 20^\circ \Rightarrow B = \dfrac{1}{8}$.
📝 Thực hành — Dạng 1
Cho $\tan x = 2$. Tính giá trị của biểu thức $P = \dfrac{\sin^2 x - 3\sin x \cos x + 2}{\cos^2 x + 1}$.
Xem lời giải
Chia cả tử và mẫu cho $\cos^2 x \ne 0$:
$$P = \dfrac{\tan^2 x - 3\tan x + 2(1 + \tan^2 x)}{1 + (1 + \tan^2 x)} = \dfrac{3\tan^2 x - 3\tan x + 2}{\tan^2 x + 2} = \dfrac{3(4) - 3(2) + 2}{4 + 2} = \dfrac{8}{6} = \dfrac{4}{3}$$Rút gọn biểu thức $Q = \cos\left(x + \dfrac{\pi}{4}\right) - \cos\left(x - \dfrac{\pi}{4}\right)$.
Xem lời giải
$\cos u - \cos v = -2\sin\dfrac{u+v}{2}\sin\dfrac{u-v}{2} = -2\sin x \sin\dfrac{\pi}{4} = -\sqrt{2}\sin x$.
🔷 Dạng 2: Tập xác định, GTLN & GTNN của hàm số
- Tập xác định: Mẫu khác 0, căn lớn hơn bằng 0, $\tan u \Rightarrow u \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi$, $\cot u \Rightarrow u \ne k\pi$.
- GTLN/GTNN: Dùng đánh giá $-1 \le \sin x, \cos x \le 1$ hoặc đặt ẩn phụ $t = \sin x, \cos x$.
Tìm tập xác định của hàm số $y = \sqrt{\dfrac{1 - \cos x}{1 + \sin x}}$.
Xem lời giải
Vì $1 - \cos x \ge 0$ và $1 + \sin x \ge 0$ với mọi $x$, phân thức dưới căn không âm khi $1 + \sin x > 0$.
Điều kiện: $1 + \sin x \ne 0 \Leftrightarrow \sin x \ne -1 \Leftrightarrow x \ne -\dfrac{\pi}{2} + k2\pi$.
Tập xác định $D = \mathbb{R} \setminus \left\{-\dfrac{\pi}{2} + k2\pi, k \in \mathbb{Z}\right\}$.
Tìm GTLN và GTNN của hàm số $y = 3 - 2\sin^2 x$.
Xem lời giải
Ta có $0 \le \sin^2 x \le 1 \Rightarrow -2 \le -2\sin^2 x \le 0 \Rightarrow 1 \le y \le 3$.
• $\max y = 3$ (khi $\sin x = 0$), $\min y = 1$ (khi $\sin^2 x = 1$).
📝 Thực hành — Dạng 2
Tìm tập xác định của hàm số $y = \tan 2x + \cot x$.
Xem lời giải
Điều kiện: $\cos 2x \ne 0$ và $\sin x \ne 0 \Leftrightarrow 2x \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi$ và $x \ne k\pi \Leftrightarrow x \ne \dfrac{\pi}{4} + k\dfrac{\pi}{2}$ và $x \ne k\pi \ (k \in \mathbb{Z})$.
Tìm giá trị lớn nhất của hàm số $y = 3\sin x + 4\cos x + 1$.
Xem lời giải
Biến đổi $3\sin x + 4\cos x = 5\sin(x + \phi)$. Do đó $-5 \le 3\sin x + 4\cos x \le 5$.
Suy ra $-4 \le y \le 6$. Vậy $\max y = 6$.
🔷 Dạng 3: Giải phương trình lượng giác
- Đưa về phương trình cơ bản dạng $\sin u = \sin v$, $\cos u = \cos v$, $\tan u = \tan v$.
- Dùng các công thức biến đổi để nhóm nhân tử $A(x) \cdot B(x) = 0$.
Giải phương trình $\sin 2x + \sin 4x = 0$.
Xem lời giải
$$2\sin 3x \cos x = 0 \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} \sin 3x = 0 \\ \cos x = 0 \end{array}\right. \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} 3x = k\pi \\ x = \dfrac{\pi}{2} + k\pi \end{array}\right. \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} x = k\dfrac{\pi}{3} \\ x = \dfrac{\pi}{2} + k\pi \end{array}\right. \ (k \in \mathbb{Z})$$
Giải phương trình $\cos 2x - 3\cos x + 2 = 0$.
Xem lời giải
Dùng công thức $\cos 2x = 2\cos^2 x - 1$:
$$2\cos^2 x - 3\cos x + 1 = 0 \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} \cos x = 1 \\ \cos x = \dfrac{1}{2} \end{array}\right. \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} x = k2\pi \\ x = \pm \dfrac{\pi}{3} + k2\pi \end{array}\right. \ (k \in \mathbb{Z})$$📝 Thực hành — Dạng 3
Giải phương trình $\sqrt{3}\sin x - \cos x = \sqrt{2}$.
Xem lời giải
Chia hai vế cho $2$: $\sin\left(x - \dfrac{\pi}{6}\right) = \dfrac{\sqrt{2}}{2} = \sin\dfrac{\pi}{4}$.
$$\left[\begin{array}{l} x - \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{\pi}{4} + k2\pi \\ x - \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{3\pi}{4} + k2\pi \end{array}\right. \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} x = \dfrac{5\pi}{12} + k2\pi \\ x = \dfrac{11\pi}{12} + k2\pi \end{array}\right. \ (k \in \mathbb{Z})$$
Giải phương trình $\tan x + \cot x = 2$.
Xem lời giải
$\dfrac{2}{\sin 2x} = 2 \Leftrightarrow \sin 2x = 1 \Leftrightarrow 2x = \dfrac{\pi}{2} + k2\pi \Leftrightarrow x = \dfrac{\pi}{4} + k\pi \ (k \in \mathbb{Z})$.
🔷 Dạng 4: Tìm nghiệm thỏa mãn điều kiện
- Giải phương trình tìm nghiệm tổng quát theo $k \in \mathbb{Z}$.
- Cho nghiệm thuộc khoảng/đoạn đề bài yêu cầu để giải bất phương trình tìm số nguyên $k$.
Tìm các nghiệm của phương trình $\cos 3x = \dfrac{1}{2}$ trong khoảng $(0; \pi)$.
Xem lời giải
$3x = \pm \dfrac{\pi}{3} + k2\pi \Leftrightarrow x = \pm \dfrac{\pi}{9} + k\dfrac{2\pi}{3}$.
• Nhánh $x = \dfrac{\pi}{9} + k\dfrac{2\pi}{3} \in (0; \pi) \Rightarrow k = 0 (x = \pi/9), k = 1 (x = 7\pi/9)$.
• Nhánh $x = -\dfrac{\pi}{9} + k\dfrac{2\pi}{3} \in (0; \pi) \Rightarrow k = 1 (x = 5\pi/9)$.
Vậy có 3 nghiệm: $x \in \left\{\dfrac{\pi}{9}; \dfrac{5\pi}{9}; \dfrac{7\pi}{9}\right\}$.
Tìm giá trị của $m$ để phương trình $\cos x = m + 1$ có nghiệm.
Xem lời giải
Điều kiện có nghiệm: $-1 \le m + 1 \le 1 \Leftrightarrow -2 \le m \le 0$.
📝 Thực hành — Dạng 4
Tính tổng tất cả các nghiệm của phương trình $\sin x = 0$ thuộc đoạn $[0; 3\pi]$.
Xem lời giải
$x = k\pi$. Thuộc $[0; 3\pi] \Rightarrow k \in \{0; 1; 2; 3\} \Rightarrow x \in \{0; \pi; 2\pi; 3\pi\}$.
Tổng các nghiệm $S = 0 + \pi + 2\pi + 3\pi = 6\pi$.
Tìm số nghiệm của phương trình $\tan x = \sqrt{3}$ trong khoảng $(-\pi; 2\pi)$.
Xem lời giải
$x = \dfrac{\pi}{3} + k\pi$. Cho $-\pi < \dfrac{\pi}{3} + k\pi < 2\pi \Leftrightarrow -\dfrac{4}{3} < k < \dfrac{5}{3} \Rightarrow k \in \{-1; 0; 1\}$.
Vậy phương trình có đúng $3$ nghiệm trong khoảng đã cho.
📝 Bài tập tự luận — Ôn tập tổng hợp
Bài 1. Đổi $75^\circ$ sang radian và đổi $\dfrac{4\pi}{5}\text{ rad}$ sang độ.
Xem lời giải
$75^\circ = 75 \cdot \dfrac{\pi}{180} = \dfrac{5\pi}{12}\text{ rad}$; $\dfrac{4\pi}{5}\text{ rad} = \dfrac{4\pi}{5} \cdot \dfrac{180}{\pi} = 144^\circ$.
Bài 2. Cho $\cos\alpha = -\dfrac{4}{5}$ ($180^\circ < \alpha < 270^\circ$). Tính $\sin\alpha$ và $\sin 2\alpha$.
Xem lời giải
GPT III $\Rightarrow \sin\alpha = -\sqrt{1 - 16/25} = -\dfrac{3}{5}$.
$\sin 2\alpha = 2\sin\alpha\cos\alpha = 2(-3/5)(-4/5) = \dfrac{24}{25}$.
Bài 3. Tính giá trị của biểu thức $A = \sin 15^\circ \cos 15^\circ$.
Xem lời giải
$A = \dfrac{1}{2}\sin 30^\circ = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{4}$.
Bài 4. Chứng minh đẳng thức: $\dfrac{1 - \cos x}{\sin x} = \dfrac{\sin x}{1 + \cos x}$.
Xem lời giải
Nhân chéo: $(1 - \cos x)(1 + \cos x) = 1 - \cos^2 x = \sin^2 x = \sin x \cdot \sin x \Rightarrow$ ĐPCM.
Bài 5. Tìm tập xác định của hàm số $y = \tan\left(x - \dfrac{\pi}{3}\right)$.
Xem lời giải
$x - \dfrac{\pi}{3} \ne \dfrac{\pi}{2} + k\pi \Leftrightarrow x \ne \dfrac{5\pi}{6} + k\pi \Rightarrow D = \mathbb{R} \setminus \left\{\dfrac{5\pi}{6} + k\pi, k \in \mathbb{Z}\right\}$.
Bài 6. Tìm GTLN và GTNN của hàm số $y = 2\sin\left(x + \dfrac{\pi}{4}\right) - 3$.
Xem lời giải
$-2 - 3 \le y \le 2 - 3 \Leftrightarrow -5 \le y \le -1 \Rightarrow \max y = -1, \min y = -5$.
Bài 7. Giải phương trình $\sin 2x = -\dfrac{\sqrt{3}}{2}$.
Xem lời giải
$\sin 2x = \sin(-\pi/3) \Leftrightarrow 2x = -\pi/3 + k2\pi$ hoặc $2x = 4\pi/3 + k2\pi \Leftrightarrow x = -\pi/6 + k\pi$ hoặc $x = 2\pi/3 + k\pi \ (k \in \mathbb{Z})$.
Bài 8. Giải phương trình $\cos\left(x - \dfrac{\pi}{4}\right) = \cos 2x$.
Xem lời giải
$2x = \pm(x - \pi/4) + k2\pi \Leftrightarrow x = -\pi/4 + k2\pi$ hoặc $3x = \pi/4 + k2\pi \Leftrightarrow x = \pi/12 + k2\pi/3 \ (k \in \mathbb{Z})$.
Bài 9. Giải phương trình $\tan 3x = \tan x$.
Xem lời giải
Điều kiện $\cos 3x \ne 0, \cos x \ne 0$. PT $\Leftrightarrow 3x = x + k\pi \Leftrightarrow 2x = k\pi \Leftrightarrow x = k\dfrac{\pi}{2}$. Thử lại điều kiện loại các nghiệm $x = \pi/2 + k\pi$, còn lại $x = k\pi \ (k \in \mathbb{Z})$.
Bài 10. Tìm $m$ để phương trình $2\sin x - 1 = m$ có nghiệm.
Xem lời giải
$\sin x = \dfrac{m + 1}{2}$. Có nghiệm $\Leftrightarrow -1 \le \dfrac{m + 1}{2} \le 1 \Leftrightarrow -2 \le m + 1 \le 2 \Leftrightarrow -3 \le m \le 1$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Chương I. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Ôn tập Chương I
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →