Tổng hợp Công thức Lượng giác đầy đủ và chi tiết Toán lớp 11
Với các điều kiện làm cho hai vế có nghĩa, ta có công thức hạ bậc cho \(\tan^2 x\) và \(\cot^2 x\) theo \(\cos 2x\):
\[\tan^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{1 + \cos 2x}\]
\[\cot^2 x = \frac{1 + \cos 2x}{1 - \cos 2x}\]
1. Chứng minh công thức cho \(\tan^2 x\):
Ta có công thức định nghĩa \(\tan x = \dfrac{\sin x}{\cos x}\), suy ra:
\[\tan^2 x = \frac{\sin^2 x}{\cos^2 x}\]
Áp dụng hai công thức hạ bậc cơ bản cho \(\sin^2 x\) và \(\cos^2 x\):
\[\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}\]
\[\cos^2 x = \frac{1 + \cos 2x}{2}\]
Thay vào biểu thức trên, ta được:
\[\tan^2 x = \frac{\frac{1 - \cos 2x}{2}}{\frac{1 + \cos 2x}{2}} = \frac{1 - \cos 2x}{1 + \cos 2x}.\]
2. Chứng minh công thức cho \(\cot^2 x\):
Ta có công thức định nghĩa \(\cot x = \dfrac{\cos x}{\sin x}\), suy ra:
\[\cot^2 x = \frac{\cos^2 x}{\sin^2 x}\]
Thay các công thức hạ bậc \[\cos^2 x = \frac{1 + \cos 2x}{2}\] \[\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}\] vào biểu thức, ta được:
\[\cot^2 x = \frac{\frac{1 + \cos 2x}{2}}{\frac{1 - \cos 2x}{2}} = \frac{1 + \cos 2x}{1 - \cos 2x}.\]
Với các điều kiện làm cho hai vế có nghĩa, ta có công thức biểu diễn \(\tan x\) và \(\cot x\) theo \(\sin 2x, \cos 2x\):
\[\tan x = \frac{1 - \cos 2x}{\sin 2x} = \frac{\sin 2x}{1 + \cos 2x}\]
\[\cot x = \frac{1 + \cos 2x}{\sin 2x} = \frac{\sin 2x}{1 - \cos 2x}\]
1. Chứng minh công thức cho \(\tan x\):
Áp dụng công thức nhân đôi \[\sin 2x = 2\sin x \cos x\] và \[\cos 2x = 1 - 2\sin^2 x = 2\cos^2 x - 1\] ta có:
\[\frac{1 - \cos 2x}{\sin 2x} = \frac{1 - (1 - 2\sin^2 x)}{2\sin x \cos x} = \frac{2\sin^2 x}{2\sin x \cos x} = \frac{\sin x}{\cos x} = \tan x.\]
\[\frac{\sin 2x}{1 + \cos 2x} = \frac{2\sin x \cos x}{1 + (2\cos^2 x - 1)} = \frac{2\sin x \cos x}{2\cos^2 x} = \frac{\sin x}{\cos x} = \tan x.\]
2. Chứng minh công thức cho \(\cot x\):
Tương tự, ta có:
\[\frac{1 + \cos 2x}{\sin 2x} = \frac{1 + (2\cos^2 x - 1)}{2\sin x \cos x} = \frac{2\cos^2 x}{2\sin x \cos x} = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x.\]
\[\frac{\sin 2x}{1 - \cos 2x} = \frac{2\sin x \cos x}{1 - (1 - 2\sin^2 x)} = \frac{2\sin x \cos x}{2\sin^2 x} = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x.\]
Nghiệm của phương trình mũ cơ bản dạng \[ a^x=b \] là \[ \boxed{x=\log_a b} \] với điều kiện cơ số \(0\lt a\ne1\) và \(b>0\).
Ta xét cơ số \(a\) thoả \(0\lt a\ne1\).
Ta có: \[ x=\log_a1=0. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=0}. \]
Ta có: \[ x=\log_a a=1. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=1}. \]
Ta có: \[ \frac{1}{a}=a^{-1} \] nên \[ x=\log_a\left(a^{-1}\right)=-1. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=-1}. \]
Xét riêng hai trường hợp thường gặp: cơ số \(a=e\) và cơ số \(a=10\).
Nghiệm của phương trình logarit cơ bản dạng \[ \log_a(x)=b \] là \[ \boxed{x=a^b} \] với điều kiện cơ số \(0\lt a\ne1\).
Ta xét cơ số \(a\) thoả \(0\lt a\ne1\).
Ta có: \[ x=a^0=1. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=1}. \]
Ta có: \[ x=a^1=a. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=a}. \]
Ta có: \[ x=a^{-1}=\frac{1}{a}. \]
Vậy phương trình có nghiệm: \[ \boxed{x=\frac{1}{a}}. \]
Xét riêng hai trường hợp thường gặp: cơ số \(a=e\) (logarit tự nhiên) và \(a=10\) (logarit thập phân).
Tìm nghiệm của phương trình lượng giác trong các trường hợp đặc biệt \(a=0,\ a=1,\ a=-1\).
\[ \sin x=0 \Leftrightarrow x=k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \sin x=1 \Leftrightarrow x=\frac{\pi}{2}+k2\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \sin x=-1 \Leftrightarrow x=-\frac{\pi}{2}+k2\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cos x=0 \Leftrightarrow x=\frac{\pi}{2}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cos x=1 \Leftrightarrow x=k2\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cos x=-1 \Leftrightarrow x=\pi+k2\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \tan x=0 \Leftrightarrow x=k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \tan x=1 \Leftrightarrow x=\frac{\pi}{4}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \tan x=-1 \Leftrightarrow x=-\frac{\pi}{4}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cot x=0 \Leftrightarrow x=\frac{\pi}{2}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cot x=1 \Leftrightarrow x=\frac{\pi}{4}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]
\[ \cot x=-1 \Leftrightarrow x=-\frac{\pi}{4}+k\pi,\quad k\in\mathbb{Z}. \]