Bài 3. Hàm số lượng giác
1.15. Tìm tập xác định của các hàm số sau:
- \(y = \frac{1 - \cos x}{\sin x}\);
- \(y = \sqrt{\frac{1 + \cos x}{2 - \cos x}}\).
Lời giải:
-
a) Hàm số xác định khi mẫu số khác 0:
\(\sin x \neq 0 \Leftrightarrow x \neq k\pi \quad (k \in \mathbb{Z})\).
Vậy tập xác định là \(D = \mathbb{R} \setminus \{k\pi \mid k \in \mathbb{Z}\}\). -
b) Vì \(-1 \le \cos x \le 1\) với mọi \(x \in \mathbb{R}\), ta có:
• \(1 + \cos x \ge 0\) với mọi \(x \in \mathbb{R}\).
• \(2 - \cos x \ge 2 - 1 = 1 > 0\) với mọi \(x \in \mathbb{R}\).
Do đó, biểu thức dưới căn \(\frac{1 + \cos x}{2 - \cos x} \ge 0\) luôn đúng với mọi \(x \in \mathbb{R}\).
Vậy tập xác định là \(D = \mathbb{R}\).
1.16. Xét tính chẵn lẻ của các hàm số sau:
- \(y = \sin 2x + \tan 2x\);
- \(y = \cos x + \sin^2 x\);
- \(y = \sin x \cos 2x\);
- \(y = \sin x + \cos x\).
Lời giải:
-
a) \(f(x) = \sin 2x + \tan 2x\):
Tập xác định \(D = \mathbb{R} \setminus \left\{ \frac{\pi}{4} + k\frac{\pi}{2} \mid k \in \mathbb{Z} \right\}\) là tập đối xứng.
\(f(-x) = \sin(-2x) + \tan(-2x) = -\sin 2x - \tan 2x = -(\sin 2x + \tan 2x) = -f(x)\).
Vậy hàm số là hàm số lẻ. -
b) \(f(x) = \cos x + \sin^2 x\):
Tập xác định \(D = \mathbb{R}\) là tập đối xứng.
\(f(-x) = \cos(-x) + [\sin(-x)]^2 = \cos x + (-\sin x)^2 = \cos x + \sin^2 x = f(x)\).
Vậy hàm số là hàm số chẵn. -
c) \(f(x) = \sin x \cos 2x\):
Tập xác định \(D = \mathbb{R}\) là tập đối xứng.
\(f(-x) = \sin(-x) \cos(-2x) = -\sin x \cos 2x = -f(x)\).
Vậy hàm số là hàm số lẻ. -
d) \(f(x) = \sin x + \cos x\):
Tập xác định \(D = \mathbb{R}\) là tập đối xứng.
\(f(-x) = \sin(-x) + \cos(-x) = -\sin x + \cos x\).
Ta thấy \(f(-x) \neq f(x)\) và \(f(-x) \neq -f(x)\).
Vậy hàm số không chẵn, không lẻ.
1.17. Tìm tập giá trị của các hàm số sau:
- \(y = 2\sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right) - 1\);
- \(y = \sqrt{1 + \cos x} - 2\).
Lời giải:
-
a) Ta có với mọi \(x \in \mathbb{R}\):
\(-1 \le \sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right) \le 1\)
\(\Leftrightarrow -2 \le 2\sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right) \le 2\)
\(\Leftrightarrow -3 \le 2\sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right) - 1 \le 1\).
Vậy tập giá trị của hàm số là \(T = [-3; 1]\). -
b) Với mọi \(x \in \mathbb{R}\):
\(-1 \le \cos x \le 1 \Leftrightarrow 0 \le 1 + \cos x \le 2\)
\(\Leftrightarrow 0 \le \sqrt{1 + \cos x} \le \sqrt{2}\)
\(\Leftrightarrow -2 \le \sqrt{1 + \cos x} - 2 \le \sqrt{2} - 2\).
Vậy tập giá trị của hàm số là \(T = [-2; \sqrt{2} - 2]\).
1.18. Từ đồ thị của hàm số \(y = \tan x\), hãy tìm các giá trị \(x\) sao cho \(\tan x = 0\).
Lời giải:
- Trên đồ thị hàm số \(y = \tan x\), các điểm có tung độ bằng 0 (\(y = 0\)) chính là giao điểm của đồ thị với trục hoành \(Ox\).
-
Quan sát đồ thị, các giao điểm này xuất hiện định kỳ tại các gốc tọa độ và các điểm uốn có hoành độ là các bội nguyên của \(\pi\):
\(x = \dots, -\pi, 0, \pi, 2\pi, \dots\) - Kết luận: \(\tan x = 0 \Leftrightarrow x = k\pi \quad (k \in \mathbb{Z})\).
1.19. Giả sử khi một cơn sóng biển đi qua một cái cọc ở ngoài khơi, chiều cao của nước được mô hình hoá bởi hàm số \(h(t) = 90\cos\left(\frac{\pi}{10}t\right)\), trong đó \(h(t)\) là độ cao tính bằng centimét trên mực nước biển trung bình tại thời điểm \(t\) giây.
- Tìm chu kì của sóng.
- Tìm chiều cao của sóng, tức là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa đáy và đỉnh của sóng.
Lời giải:
-
a) Tìm chu kì của sóng:
Hàm số \(h(t) = 90\cos\left(\frac{\pi}{10}t\right)\) có dạng \(y = A\cos(\omega t)\) với \(\omega = \frac{\pi}{10}\).
Chu kì của sóng là: \(T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{\frac{\pi}{10}} = 20\text{ (giây)}\). -
b) Tìm chiều cao của sóng:
Vì \(-1 \le \cos\left(\frac{\pi}{10}t\right) \le 1\) nên:
• Độ cao đỉnh sóng (giá trị lớn nhất của \(h(t)\)): \(h_{\max} = 90\text{ cm}\).
• Độ cao đáy sóng (giá trị nhỏ nhất của \(h(t)\)): \(h_{\min} = -90\text{ cm}\).
Chiều cao của sóng là khoảng cách từ đáy đến đỉnh sóng:
\(H = h_{\max} - h_{\min} = 90 - (-90) = 180\text{ cm}\).