Bài 1 · Bài 4.1★Trang 45— Tính sin và côsin của góc nhọn trong tam giác vuông
Bài 4.1 (trang 45). a) Vẽ tam giác ABC vuông tại A, AB=3 cm, AC=4 cm. Tính BC, sinB, cosB. b) Vẽ tam giác MNP vuông tại M, MN=6 cm, MP=8 cm. Hỏi hai tam giác ABC, MNP có đồng dạng không? Tính sinN, cosN.
Kiến thức cần nhớ
Định lí Pythagore: trong tam giác vuông, bình phương cạnh huyền bằng tổng bình phương hai cạnh góc vuông.
sin của một góc nhọn bằng cạnh đối chia cạnh huyền; cos bằng cạnh kề chia cạnh huyền.
Hai tam giác vuông có hai cạnh góc vuông tỉ lệ thì đồng dạng, các góc tương ứng bằng nhau nên tỉ số lượng giác của chúng bằng nhau.
🧠 Phân tích tư duy
Đề cho hai cạnh góc vuông mà lại hỏi tỉ số có cạnh huyền, nên phải tìm cạnh huyền bằng định lí Pythagore trước rồi mới lắp vào định nghĩa. Hai bộ số 3, 4, 5 và 6, 8, 10 là bộ ba Pythagore quen thuộc, nhận ra ngay thì khỏi phải khai căn. Bẫy nằm ở ý b): nhiều bạn tính lại từ đầu trong khi hai tam giác đồng dạng nên N bằng B, tỉ số lượng giác giữ nguyên.
1Cách 1. Pythagore tìm cạnh huyền rồi đọc thẳng định nghĩa
Định hướng. Cạnh huyền là mảnh còn thiếu duy nhất; có nó rồi thì sin là đối trên huyền, cos là kề trên huyền.
a) BC2=AB2+AC2 BC2=32+42 BC2=9+16 BC2=25 BC=5 (cm) sinB=BCAC=54 cosB=BCAB=53 b) NP2=MN2+MP2 NP2=62+82 NP2=36+64 NP2=100 NP=10 (cm) MNAB=63=21 MPAC=84=21 sinN=NPMP=108=54 cosN=NPMN=106=53
Hình minh hoạ lời giải
VậyBC=5 cm và sinB=54;cosB=53; hai tam giác ABC và MNP đồng dạng, sinN=54;cosN=53.
2Cách 2. Dùng tam giác đồng dạng để khỏi tính lại ý b)
Định hướng. Hai cặp cạnh góc vuông cùng tỉ lệ 1:2 nên hai tam giác đồng dạng; tỉ số lượng giác chỉ phụ thuộc độ lớn của góc nên chép lại được.
Nhận xét. Ba cách cho cùng một kết quả, và điều đó làm rõ một ý cốt lõi của bài học: tỉ số lượng giác không đổi khi tam giác vuông phóng to thu nhỏ, nó chỉ phụ thuộc số đo góc.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1 cho ý a) rồi chuyển sang Cách 2 cho ý b): chỉ mất hai dòng tỉ lệ là kết luận được đồng dạng và mượn luôn kết quả của ý a), không phải khai căn lần hai.
Đáp số.a) BC=5 cm; sinB=54; cosB=53 · b) hai tam giác đồng dạng với tỉ số 21; NP=10 cm; sinN=54; cosN=53
Sai lầm thường gặp.Lẫn cạnh đối với cạnh kề nên viết sinB=53: cạnh đối của B là AC=4 cm chứ không phải AB=3 cm. Một lỗi nữa là tưởng tam giác MNP to gấp đôi thì sinN cũng gấp đôi sinB, ra 58>1, vô lí vì sin của góc nhọn luôn nhỏ hơn 1.
🚀 Mở rộng.Với tam giác vuông có hai cạnh góc vuông 3k và 4k (k>0) thì cạnh huyền luôn là 5k, nên sin và cos của hai góc nhọn không đổi theo k.
Bài 2 · Bài 4.2★★Trang 45— Tỉ số lượng giác của hai góc phụ nhau
Bài 4.2 (trang 45). a) Chứng minh rằng với mọi góc nhọn α<45∘, ta có sin(45∘−α)=cos(45∘+α) và cos(45∘−α)=sin(45∘+α). b) Không dùng MTCT, tính sin25∘+sin35∘+sin45∘−cos45∘−cos55∘−cos65∘.
Kiến thức cần nhớ
Nếu α+β=90∘ thì sinα=cosβ và cosα=sinβ.
Với mọi góc nhọn α thì sin(90∘−α)=cosα.
Hai góc nhọn của một tam giác vuông luôn phụ nhau.
🧠 Phân tích tư duy
Dấu hiệu lộ ra ngay ở tổng hai góc: (45∘−α)+(45∘+α)=90∘, đúng điều kiện của định lí hai góc phụ nhau. Ý b) cũng là cái bẫy ngược: sáu số hạng trông rời rạc nhưng 25∘+65∘, 35∘+55∘ và 45∘+45∘ đều bằng 90∘. Chỉ cần ghép cặp đúng thì không phải tính một giá trị lượng giác nào.
1Cách 1. Kiểm tra tổng hai góc rồi dùng định lí góc phụ nhau
Định hướng. Cộng hai góc lại xem có bằng 90∘ không, nếu có thì định lí hai góc phụ nhau cho ngay kết luận.
a) (45∘−α)+(45∘+α)=90∘ sin(45∘−α)=cos(45∘+α) cos(45∘−α)=sin(45∘+α) b) cos65∘=sin25∘ cos55∘=sin35∘ cos45∘=sin45∘ S=sin25∘+sin35∘+sin45∘−sin45∘−sin35∘−sin25∘ S=(sin25∘−sin25∘)+(sin35∘−sin35∘)+(sin45∘−sin45∘) S=0+0+0 S=0
Vậy hai đẳng thức ở ý a) đúng và S=0.
2Cách 2. Đặt ẩn phụ đưa về dạng sin(90∘−β)
Định hướng. Gọi β=45∘+α thì 45∘−α chính là 90∘−β, bài toán quay về công thức gốc.
a) β=45∘+α 90∘−β=90∘−45∘−α 90∘−β=45∘−α sin(45∘−α)=sin(90∘−β)=cosβ=cos(45∘+α) cos(45∘−α)=cos(90∘−β)=sinβ=sin(45∘+α) b) sin25∘=sin(45∘−20∘)=cos(45∘+20∘)=cos65∘ sin35∘=sin(45∘−10∘)=cos(45∘+10∘)=cos55∘ S=cos65∘+cos55∘+sin45∘−cos45∘−cos55∘−cos65∘ S=sin45∘−cos45∘ S=22−22 S=0
VậyS=0.
3Cách 3. Đọc trực tiếp trên một tam giác vuông
Định hướng. Dựng tam giác vuông có hai góc nhọn đúng bằng 45∘−α và 45∘+α rồi đọc tỉ số cạnh, khỏi cần định lí.
a) Tam giác ABC vuông tại A, B=45∘−α C=90∘−B=45∘+α sin(45∘−α)=sinB=BCAC cos(45∘+α)=cosC=BCAC sin(45∘−α)=cos(45∘+α) cos(45∘−α)=cosB=BCAB=sinC=sin(45∘+α) b) α=20∘ cho sin25∘−cos65∘=0 α=10∘ cho sin35∘−cos55∘=0 α=0∘ cho sin45∘−cos45∘=0 S=0
VậyS=0.
Nhận xét. Cách 3 cho thấy định lí hai góc phụ nhau thực ra chỉ là một câu nói khác của việc đổi vai trò cạnh đối và cạnh kề khi nhìn sang góc nhọn còn lại của cùng một tam giác vuông.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1: một dòng kiểm tra tổng bằng 90∘ là xong ý a), còn ý b) ghép cặp xong thì các số hạng tự triệt tiêu, không cần nhớ giá trị của sin45∘.
Đáp số.a) Hai đẳng thức đều đúng vì hai góc phụ nhau · b) S=0
Sai lầm thường gặp.Hiểu nhầm sin(45∘−α) thành sin45∘−sinα: thử α=15∘ thì vế trái là sin30∘=0,5 còn vế phải khoảng 0,448, hai số khác nhau. Ở ý b) thì hay ghép nhầm sin25∘ với cos55∘ vì tổng 25∘+55∘=80∘ chứ không phải 90∘.
🚀 Mở rộng.Cũng bằng cách ghép cặp phụ nhau, tổng sin1∘+sin2∘+…+sin89∘−cos1∘−cos2∘−…−cos89∘ bằng bao nhiêu?
Bài 4 · Bài 4.4★Trang 45— Tìm số đo góc nhọn khi biết một tỉ số lượng giác
Bài 4.4 (trang 45). Hãy dùng MTCT, tìm số đo góc nhọn α (làm tròn đến độ) trong mỗi trường hợp: a) Khi sinα lần lượt bằng 41, 31, 21, 32; b) Khi cosα lần lượt bằng 41, 31, 21, 32.
Kiến thức cần nhớ
Phím ngược của sin trả về số đo góc nhọn khi biết sinα; phím ngược của cos làm tương tự.
Nếu sinα=cosβ với α, β nhọn thì α+β=90∘.
Góc nhọn có sin càng lớn thì góc càng lớn, còn có cos càng lớn thì góc càng nhỏ.
Bài 7 · Bài 4.7★★★★Trang 45— Chứng minh hệ thức độ dài nhờ tỉ số lượng giác của góc nhọn
Bài 4.7 (trang 45). Xét tam giác ABC vuông tại B, có A=30∘. Tia Bt sao cho CBt=30∘ cắt tia AC ở D, D nằm giữa A và C. Chứng minh rằng khoảng cách từ D đến đường thẳng BC bằng 4AB.
Kiến thức cần nhớ
Khoảng cách từ điểm tới đường thẳng là độ dài đoạn vuông góc kẻ từ điểm đó.
Trong tam giác vuông, cạnh góc vuông bằng cạnh huyền nhân sin góc đối hoặc nhân cos góc kề.
Bài 10 · Bài 4.10★Trang 46— Tìm góc nghiêng của dây căng trong bài toán thực tế
Bài 4.10 (trang 46). Một cái diều có dây diều dài 8 m, khi dây diều căng thì diều bay ở độ cao 6 m. Hỏi khi đó dây diều tạo với phương ngang của mặt đất góc nhọn α xấp xỉ bằng bao nhiêu độ?
Kiến thức cần nhớ
Dây diều căng là một đoạn thẳng, độ cao của diều là đoạn vuông góc với mặt đất.
sinα bằng cạnh đối chia cạnh huyền; muốn tìm góc thì dùng phím ngược của sin.
Hai góc nhọn của tam giác vuông phụ nhau nên tính được một góc là suy ra góc kia.
Bài 12 · Bài 4.12★★Trang 46— Nhận ra góc đặc biệt từ giá trị tang cho trước
Bài 4.12 (trang 46). a) Tính các góc của tam giác vuông có một góc nhọn có tang bằng 33. b) Một hình chữ nhật có kích thước 3 và 3. Tính các góc tạo bởi đường chéo và cạnh của hình chữ nhật đó.
Kiến thức cần nhớ
tan30∘=33, tan60∘=3, tan45∘=1.
Hai góc nhọn của tam giác vuông phụ nhau nên biết một góc là suy ra góc còn lại.
Đường chéo của hình chữ nhật chia nó thành hai tam giác vuông bằng nhau.
Bài 15 · Bài 4.15★★★Trang 46— Chứng minh các hệ thức lượng giác cơ bản từ định nghĩa
Bài 4.15 (trang 46). Dùng định nghĩa tỉ số lượng giác sinα, cosα, tanα, cotα, hãy chứng minh rằng: a) tanα=cosαsinα, cotα=sinαcosα; b) 1+tan2α=cos2α1.
Kiến thức cần nhớ
Với tam giác vuông có cạnh huyền a, cạnh đối b và cạnh kề c của góc α thì sinα=ab, cosα=ac, tanα=cb, cotα=bc.