Image 1

1/cosx+1/sin2x=2/sin4x

1/cosx+1/sin2x=2/sin4x
Hỏi bởi: Khánh Linh
2 câu trả lời (Giải pháp)
▲ 5
Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy trò chúng ta sẽ cùng nhau “giải mã” một bài toán lượng giác rất thú vị trong chương trình Toán 11 nhé. Bài toán này sẽ giúp chúng ta ôn lại các công thức biến đổi và cách giải phương trình lượng giác cơ bản.

Dưới đây là lời giải chi tiết, từng bước một, các em chú ý theo dõi nhé!

Bước 1: Tìm điều kiện xác định của phương trình

Để các biểu thức trong phương trình có nghĩa, các mẫu số phải khác 0. Cụ thể:

  • cosx0: Điều này có nghĩa là xπ2+kπ (với k).
  • sin2x0: Điều này có nghĩa là 2xkπ, hay xkπ2 (với k).
  • sin4x0: Điều này có nghĩa là 4xkπ, hay xkπ4 (với k).

Điều kiện xkπ4 bao hàm cả hai điều kiện còn lại (xkπ2xπ2+kπ). Vì vậy, điều kiện xác định chung của phương trình là xkπ4 với k.

Giải thích lý do: Việc tìm điều kiện xác định là vô cùng quan trọng để đảm bảo các phép toán chia không bị chia cho 0, tránh các nghiệm ngoại lai không hợp lệ.

Bước 2: Biến đổi phương trình về dạng đơn giản hơn

Phương trình ban đầu là: 1cosx+1sin2x=2sin4x

Để giải phương trình này, chúng ta sẽ sử dụng các công thức lượng giác cơ bản (công thức nhân đôi) để đưa về cùng một góc hoặc cùng một loại hàm số lượng giác.

  • Áp dụng công thức nhân đôi: sin2x=2sinxcosx
  • Áp dụng công thức nhân đôi: sin4x=2sin2xcos2x

Thay thế vào phương trình:

1cosx+12sinxcosx=22sin2xcos2x

Rút gọn vế phải:

1cosx+12sinxcosx=1sin2xcos2x

Quy đồng mẫu số vế trái:

2sinx2sinxcosx+12sinxcosx=1sin2xcos2x

2sinx+12sinxcosx=1sin2xcos2x

Thay 2sinxcosx bằng sin2x ở vế trái:

2sinx+1sin2x=1sin2xcos2x

sin2x0 (theo điều kiện xác định), ta có thể nhân cả hai vế với sin2x:

2sinx+1=1cos2x

Giải thích lý do: Bước này nhằm mục đích quy đồng và rút gọn biểu thức, loại bỏ các mẫu số để đưa phương trình về dạng đơn giản hơn, dễ giải quyết hơn. Việc sử dụng công thức nhân đôi giúp chúng ta làm việc với các góc và hàm số đồng nhất.

Bước 3: Đặt ẩn phụ và giải phương trình đại số

Chúng ta lại tiếp tục biến đổi cos2x theo sinx bằng công thức cos2x=12sin2x.

Phương trình trở thành:

2sinx+1=112sin2x

Đặt t=sinx (điều kiện 1t1).
Phương trình trở thành:
2t+1=112t2

Lưu ý rằng 12t20 (tương đương với cos2x0, đã được bao gồm trong điều kiện xác định).

Nhân chéo hai vế:

(2t+1)(12t2)=1

Khai triển và chuyển vế:

2t4t3+12t2=1

4t32t2+2t=0

Chia cả hai vế cho 2:

2t3+t2t=0

Đặt t làm nhân tử chung:

t(2t2+t1)=0

Phương trình này có hai trường hợp:

Trường hợp 1: t=0

Trường hợp 2: 2t2+t1=0

Giải phương trình bậc hai 2t2+t1=0 (sử dụng công thức nghiệm t=b±b24ac2a):

Δ=124(2)(1)=1+8=9

t1=1+92(2)=1+34=24=12

t2=192(2)=134=44=1

Giải thích lý do: Đặt ẩn phụ t=sinx giúp chuyển phương trình lượng giác phức tạp về một phương trình đại số (bậc ba trong trường hợp này), mà chúng ta đã có phương pháp giải rõ ràng.

Bước 4: Giải các phương trình lượng giác cơ bản từ ẩn phụ

Ta có ba giá trị của t cần xét:

1. Với t=0

sinx=0

Nghiệm của phương trình này là x=kπ (với k).

Kiểm tra điều kiện xác định: Điều kiện là xnπ4. Nếu x=kπ, thì sin2x=sin(2kπ)=0, và sin4x=sin(4kπ)=0. Điều này làm cho mẫu số ban đầu bằng 0, vi phạm điều kiện xác định.

Vậy, x=kπ là nghiệm ngoại lai, cần loại bỏ.

2. Với t=12

sinx=12

Nghiệm của phương trình này là:

  • x=π6+k2π (với k)
  • x=ππ6+k2π=5π6+k2π (với k)

Kiểm tra điều kiện xác định:
* Với x=π6+k2π:
* cosx=cos(π6)=320.
* sin2x=sin(π3)=320.
* sin4x=sin(2π3)=320.
Tất cả đều thỏa mãn điều kiện xác định.
* Với x=5π6+k2π:
* cosx=cos(5π6)=320.
* sin2x=sin(5π3)=320.
* sin4x=sin(10π3)=sin(3π+π3)=sin(π3)=320.
Tất cả đều thỏa mãn điều kiện xác định.

Vậy, các nghiệm x=π6+k2πx=5π6+k2π là các nghiệm hợp lệ.

3. Với t=1

sinx=1

Nghiệm của phương trình này là x=π2+k2π (với k).

Kiểm tra điều kiện xác định: Nếu x=π2+k2π, thì cosx=cos(π2)=0. Điều này vi phạm điều kiện xác định cosx0.
Vậy, x=π2+k2π là nghiệm ngoại lai, cần loại bỏ.

Giải thích lý do: Sau khi tìm được các giá trị của ẩn phụ, ta phải thay ngược lại để tìm x và sau đó đối chiếu với điều kiện xác định ban đầu. Bước này cực kỳ quan trọng để đảm bảo tất cả các nghiệm tìm được đều hợp lệ cho phương trình gốc. Bỏ qua bước kiểm tra có thể dẫn đến nghiệm sai.

Bước 5: Kết luận tập nghiệm

Sau khi loại bỏ các nghiệm ngoại lai, tập hợp các nghiệm của phương trình là:

x=π6+k2π

x=5π6+k2π

với k.

Thầy hy vọng qua bài giải chi tiết này, các em đã nắm vững hơn cách giải phương trình lượng giác. Hãy luôn nhớ các bước: đặt điều kiện, biến đổi hợp lý, giải phương trình cơ bản và kiểm tra lại điều kiện các em nhé!

Trả lời bởi: Giáo viên Chuyên Môn
▲ 4

Đáp án:

 x=π6+k2πx=5π6+k2π (k)

Giải thích các bước giải:

1cosx+1sin2x=2sin4x

Điều kiện sin4x04xkπxkπ4 (k)

Phương trình tương đương:

1cosx+12sinxcosx=12sinxcosxcos2x

2sinxcos2x+cos2x=1

2sinx12sin2x+12sin2x=1

2sinx4sin3x2sin2x=0

sinx=0 (loại)sinx=1 (loại)sinx=12x=π6+k2πx=5π6+k2π (k).

Trả lời bởi:

Viết một bình luận

WhatsApp
Facebook
Chat Zalo
Zalo
097.538.4646
Zalo
Giới thiệu Như Hảo