Глава V. Проверь себя! — с. 166
Проверь себя!
Задание 1. Вычислить sin α, tg α, cos 2α, если cos α = −4/5 и π/2 < α < π.
Вторая четверть, sin α > 0: sin α = √(1 − 16/25) = 3/5.
tg α = sin α/cos α = (3/5)/(−4/5) = −3/4.
cos 2α = 2 cos² α − 1 = 2 · 16/25 − 1 = 7/25.
Ответ: sin α = 3/5; tg α = −3/4; cos 2α = 7/25.
tg α = sin α/cos α = (3/5)/(−4/5) = −3/4.
cos 2α = 2 cos² α − 1 = 2 · 16/25 − 1 = 7/25.
Ответ: sin α = 3/5; tg α = −3/4; cos 2α = 7/25.
Проверь себя!
Задание 2. Найти значение выражения:
1) cos 135°;
2) sin 8π/3;
3) tg 7π/3;
4) cos² π/8 − sin² π/8.
1) cos 135°;
2) sin 8π/3;
3) tg 7π/3;
4) cos² π/8 − sin² π/8.
1) cos 135° = cos(180° − 45°) = −cos 45° = −√2/2.
2) sin 8π/3 = sin(2π + 2π/3) = sin 2π/3 = √3/2.
3) tg 7π/3 = tg(2π + π/3) = tg π/3 = √3.
4) cos² π/8 − sin² π/8 = cos π/4 = √2/2.
Ответ: 1) −√2/2; 2) √3/2; 3) √3; 4) √2/2.
2) sin 8π/3 = sin(2π + 2π/3) = sin 2π/3 = √3/2.
3) tg 7π/3 = tg(2π + π/3) = tg π/3 = √3.
4) cos² π/8 − sin² π/8 = cos π/4 = √2/2.
Ответ: 1) −√2/2; 2) √3/2; 3) √3; 4) √2/2.
Проверь себя!
Задание 3. Доказать тождество:
1) 3 cos 2α + sin² α − cos² α = 2 cos 2α;
2) (sin 5α − sin 3α)/(2 cos 4α) = sin α.
1) 3 cos 2α + sin² α − cos² α = 2 cos 2α;
2) (sin 5α − sin 3α)/(2 cos 4α) = sin α.
1) sin² α − cos² α = −cos 2α. Левая часть: 3 cos 2α − cos 2α = 2 cos 2α.
2) sin 5α − sin 3α = 2 sin α cos 4α. Дробь: 2 sin α cos 4α/(2 cos 4α) = sin α (при cos 4α ≠ 0).
2) sin 5α − sin 3α = 2 sin α cos 4α. Дробь: 2 sin α cos 4α/(2 cos 4α) = sin α (при cos 4α ≠ 0).
Проверь себя!
Задание 4. Упростить выражение:
1) sin(α − β) − sin(π/2 − α) · sin(−β);
2) cos²(π − α) − cos²(π/2 − α);
3) 2 sin α sin β + cos(α + β).
1) sin(α − β) − sin(π/2 − α) · sin(−β);
2) cos²(π − α) − cos²(π/2 − α);
3) 2 sin α sin β + cos(α + β).
1) sin(π/2 − α) = cos α, sin(−β) = −sin β. Выражение: sin(α − β) + cos α sin β = sin α cos β − cos α sin β + cos α sin β = sin α cos β.
2) cos(π − α) = −cos α, cos(π/2 − α) = sin α. Выражение: cos² α − sin² α = cos 2α.
3) 2 sin α sin β + cos α cos β − sin α sin β = cos α cos β + sin α sin β = cos(α − β).
Ответ: 1) sin α cos β; 2) cos 2α; 3) cos(α − β).
2) cos(π − α) = −cos α, cos(π/2 − α) = sin α. Выражение: cos² α − sin² α = cos 2α.
3) 2 sin α sin β + cos α cos β − sin α sin β = cos α cos β + sin α sin β = cos(α − β).
Ответ: 1) sin α cos β; 2) cos 2α; 3) cos(α − β).
557. Упростить выражение (cos β/sin α + sin β/cos α) · (1 − cos 4α)/cos(π − β + α).
Сумма в скобках: (cos β cos α + sin β sin α)/(sin α cos α) = cos(α − β)/(sin α cos α).
cos(π − β + α) = cos(π − (β − α)) = −cos(β − α) = −cos(α − β).
1 − cos 4α = 2 sin² 2α = 8 sin² α cos² α.
Выражение: cos(α − β)/(sin α cos α) · 8 sin² α cos² α/(−cos(α − β)) = −8 sin α cos α = −4 sin 2α.
Ответ: −4 sin 2α (при cos(α − β) ≠ 0, sin α cos α ≠ 0).
cos(π − β + α) = cos(π − (β − α)) = −cos(β − α) = −cos(α − β).
1 − cos 4α = 2 sin² 2α = 8 sin² α cos² α.
Выражение: cos(α − β)/(sin α cos α) · 8 sin² α cos² α/(−cos(α − β)) = −8 sin α cos α = −4 sin 2α.
Ответ: −4 sin 2α (при cos(α − β) ≠ 0, sin α cos α ≠ 0).
558. Доказать тождество:
1) (sin(2α − 3π) + 2 cos(7π/6 + 2α))/(2 cos(π/6 − 2α) + √3 cos(2α − 3π)) = −√3 ctg 2α;
2) (2 cos(π/6 − 2α) − √3 sin(2,5π − 2α))/(cos(4,5π − 2α) + 2 cos(π/6 + 2α)) = tg 2α/√3.
1) (sin(2α − 3π) + 2 cos(7π/6 + 2α))/(2 cos(π/6 − 2α) + √3 cos(2α − 3π)) = −√3 ctg 2α;
2) (2 cos(π/6 − 2α) − √3 sin(2,5π − 2α))/(cos(4,5π − 2α) + 2 cos(π/6 + 2α)) = tg 2α/√3.
1) sin(2α − 3π) = −sin 2α; cos(7π/6 + 2α) = −cos(π/6 + 2α); cos(2α − 3π) = −cos 2α.
Числитель: −sin 2α − 2 cos(π/6 + 2α) = −sin 2α − √3 cos 2α + sin 2α = −√3 cos 2α.
Знаменатель: 2 cos(π/6 − 2α) − √3 cos 2α = √3 cos 2α + sin 2α − √3 cos 2α = sin 2α.
Дробь: −√3 cos 2α/sin 2α = −√3 ctg 2α.
2) sin(2,5π − 2α) = sin(π/2 − 2α) = cos 2α; cos(4,5π − 2α) = cos(π/2 − 2α) = sin 2α.
Числитель: √3 cos 2α + sin 2α − √3 cos 2α = sin 2α.
Знаменатель: sin 2α + √3 cos 2α − sin 2α = √3 cos 2α.
Дробь: sin 2α/(√3 cos 2α) = tg 2α/√3.
Числитель: −sin 2α − 2 cos(π/6 + 2α) = −sin 2α − √3 cos 2α + sin 2α = −√3 cos 2α.
Знаменатель: 2 cos(π/6 − 2α) − √3 cos 2α = √3 cos 2α + sin 2α − √3 cos 2α = sin 2α.
Дробь: −√3 cos 2α/sin 2α = −√3 ctg 2α.
2) sin(2,5π − 2α) = sin(π/2 − 2α) = cos 2α; cos(4,5π − 2α) = cos(π/2 − 2α) = sin 2α.
Числитель: √3 cos 2α + sin 2α − √3 cos 2α = sin 2α.
Знаменатель: sin 2α + √3 cos 2α − sin 2α = √3 cos 2α.
Дробь: sin 2α/(√3 cos 2α) = tg 2α/√3.
559. Доказать тождество:
1) (1 − cos α + cos 2α)/(sin 2α − sin α) = ctg α;
2) (sin α + sin(α/2))/(1 + cos α + cos(α/2)) = tg(α/2).
1) (1 − cos α + cos 2α)/(sin 2α − sin α) = ctg α;
2) (sin α + sin(α/2))/(1 + cos α + cos(α/2)) = tg(α/2).
1) 1 + cos 2α = 2 cos² α, поэтому числитель: 2 cos² α − cos α = cos α (2 cos α − 1). Знаменатель: 2 sin α cos α − sin α = sin α (2 cos α − 1). Дробь: cos α/sin α = ctg α (при 2 cos α ≠ 1).
2) sin α = 2 sin(α/2) cos(α/2), 1 + cos α = 2 cos²(α/2). Числитель: sin(α/2)(2 cos(α/2) + 1). Знаменатель: cos(α/2)(2 cos(α/2) + 1). Дробь: sin(α/2)/cos(α/2) = tg(α/2).
2) sin α = 2 sin(α/2) cos(α/2), 1 + cos α = 2 cos²(α/2). Числитель: sin(α/2)(2 cos(α/2) + 1). Знаменатель: cos(α/2)(2 cos(α/2) + 1). Дробь: sin(α/2)/cos(α/2) = tg(α/2).
560. Вычислить tg(α/2), если cos α = −3/5 и π/2 < α < π.
Вторая четверть: sin α = √(1 − 9/25) = 4/5. Так как π/4 < α/2 < π/2, tg(α/2) > 0, и tg(α/2) = sin α/(1 + cos α) = (4/5)/(2/5) = 2.
Проверка: tg²(α/2) = (1 − cos α)/(1 + cos α) = (8/5)/(2/5) = 4, tg(α/2) = 2.
Ответ: 2.
Проверка: tg²(α/2) = (1 − cos α)/(1 + cos α) = (8/5)/(2/5) = 4, tg(α/2) = 2.
Ответ: 2.
561. Вычислить значение выражения sin² α/cos α − cos² α/sin α, если sin α − cos α = 1/2.
Приводим к общему знаменателю: (sin³ α − cos³ α)/(sin α cos α).
Возводим условие в квадрат: 1 − 2 sin α cos α = 1/4, откуда sin α cos α = 3/8.
sin³ α − cos³ α = (sin α − cos α)(sin² α + sin α cos α + cos² α) = (1/2)(1 + 3/8) = 11/16.
Значение: (11/16)/(3/8) = 11/6.
Ответ: 11/6.
Возводим условие в квадрат: 1 − 2 sin α cos α = 1/4, откуда sin α cos α = 3/8.
sin³ α − cos³ α = (sin α − cos α)(sin² α + sin α cos α + cos² α) = (1/2)(1 + 3/8) = 11/16.
Значение: (11/16)/(3/8) = 11/6.
Ответ: 11/6.
562. Вычислить значение выражения (4 sin 2α + 5 cos 2α)/(2 sin 2α − 3 cos 2α), если ctg α = 1/3.
tg α = 3. tg 2α = 2 tg α/(1 − tg² α) = 6/(1 − 9) = −3/4.
Делим числитель и знаменатель на cos 2α (cos 2α ≠ 0, так как tg 2α определён): (4 tg 2α + 5)/(2 tg 2α − 3) = (−3 + 5)/(−3/2 − 3) = 2/(−9/2) = −4/9.
Ответ: −4/9.
Делим числитель и знаменатель на cos 2α (cos 2α ≠ 0, так как tg 2α определён): (4 tg 2α + 5)/(2 tg 2α − 3) = (−3 + 5)/(−3/2 − 3) = 2/(−9/2) = −4/9.
Ответ: −4/9.