Giải Toán 11: Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác

  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 1
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 2
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 3
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 4
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 5
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 6
  • Vấn đề 3. Đạo hàm các hàm số lượng giác trang 7
VẤN ĐỀ 3: ĐẠO HÀM CÁC HÀM số LƯỢNG GIÁC
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
BẢNG ĐẠO HÀM
(x“)'= nx'1_1
(uh^nu^.u'
flỴ 1
flỴ	u'
— — — . ■
2
2
<xj	X2
u2
(77)'	1
(77)'- u
2-VX
2 VŨ
(sinx)’ = cosx
(sinu)’ = u’.cosu
(cosx)’ = -sinx
feosu)’ = -u’.sinu
1
.	,	u'
(tanx) =	5—
(tan u) =	—
COS2 X
COS2 u
1
u'
ícotx) =	;—
(cot u) =	——
sin2 X
sin2 u
Bài 1
B. GIẢI BÃI TẬP SÁCII GIÁO KHOA
Tìm đạo hàm của các hàm số sau:
' x-1 a) y = —
c'ỉ y =
5.X - 2 X2 + 2x + 3 3-4x
b) y = d)y =
2x + 3
7 - 3x X2 + 7x + 3 X2 - 3x
(ìiải
a) y’ =
c) y’
(5x - 2)2 -2(2x2 -3x-9) (3-4x)2
b) y’
d) y’
23
(7-3x)2 -10x2 - 6x + 9
x2(x - 3)2
Giải các bất phương trình sau:
2
, n	X + X + 2
,	X2 + .3
a) y < 0 với y = —	
b) y > 0 với y = —	
X - 1
X + 1
,	. n ...	2x-l
c) y >0 với y =	
X2 + X + 4
X	■	
y
Bài 2
(iiái
Tính đạo hàm của hàm số, sau đó giãi các bất phương trình tương ứng, ta được kết quả:
a) (-1; 1) u (1; 3)	b) (-x; -3] u [1; +x)
Ấ1 - 7Ĩ9	1 + 7Ĩ9A
c)
Bài 3
Tìm đạo hàm của các hàm sò sau: a) y = 5sinx - 3cosx
c) y - xcotx
e) y = Vl + 2 tan X
, x sin X + cos X
b) y =	
sin X - cos X -	sin X X
d) y = -	+ -
X sin X f) y = s i n ựl + X2
Giái
Áp dụng các quy tắc tính đạo hàm, ta được kết quả:
b)	2
a) 5cos X + 3sin X X
c) cot X -
e)
sin2 X
~ —	T
(sin X - cos XE 1
cl) (xcosx - sin X) —7	
y—	<X2 sin2 X
Vx2 +1
X COS -
cos2 Xa/1 + 2 tan X
Vx2 +1
Bài 4
Tìm đạo hàm của các hàm số sau: a) y = (9 - 2x)(2x3 - 9x2 + 1) c) y = (x - 2)Vx2 + 1
b) y - í 6a/x
b) y = ^twx - — JUS d) y = tan2 X - cot X2
(7x-3)
e) y - COS
Giái
Áp dụng các quy tắc tính đạo hàm, ta được kết quả: a) y' = -2(2x3 - 9x2 + l) + (6x2 -18x)(9-2x) r 3	2 v_	/— 1 "l
y' =
y' = Vx2
Vx X3 y
(7x-3) + 7 x(x-2)
yjx2 + 1 , 2tanx 2x
d) y = 44:+ 44 2
cos x sin X
Bài 5
6^-4,
X )
e) y' = --
(1 + x)
■sin-
f’(l)
Đáp sô:
f'(l) tp'(1)
2 71 .2 271 COS I — + X I = COS I —	X
2 f 71	A	2 (271
COS — - X = COS" — + X
<3 J	I 3 J
?	71X
Tính	biết rằng f(x) = X2 và ọ(x) = 4x + sin——
<p'(l)	2
Giầi
Bài 6
Chứng minh rằng các hàm số sau có đạo hàm không phụ thuộc x:
y = sinGx + coscx + 3sin2x.cos2x
,,	^f71	, <„2 f71 ,	, „„r.2 f2n 4™427ĩ4
y = cos I — - Xj + cos ^— + X ị + COS - xj + cos — + XJ - 2sm X
Giiii
y’ = 6sin5xcosx - 6cos5xsinx + 6sinxcos3x - 6sin3xcosx
= 6sinxcosx(sin4x - cos'x) - 6sinxcosx(sin2x - cos2x)
= 3sin2x(sin2x + cos2x)(sin2x - cos2x) - 3sin2x(sin2x - cos2x) = 0
Vậy y’ = 0 với mọi X, tức là y’ không phụ thuộc vào X.
Vì côsin của hai cung bit nhau thì đối nhau cho nên
2 r71 , ì 	2 (	.?
COS I — + xl = COS I —	X
Do đó
9	71
+ COS — + X
+ COS2
71
— + X
+ COS2
71
— - X
J	<3 J
<3 J
<3 J
-	|A_ A _L. Q0Ù2 f á	o r> : « 2 „
- 2 sin2 X
2	.	2 1^.	2 ft .	9	71
= 2 cos2
Từ đó suy ra:
I
y
y = COS — -X +COS —+ x +COS —+ x +COS — -X <3 J 13	) A 3	) k3 .
I đó suy ra:
sin X cos X
' - /1	_ xzioiv, Tee _ A _ ,1	71	f71 , A A
= 4 cos — - X sin — - X - 4 COS -r + X sin Hr + X - 4 <3 J 13 J <3	) u J
Vậy y’ = 0 với mọi X, tức là y’ không phụ thuộc vào x.
Bài 7
Giải phương trình f(x) = 0, biết rằng:
f(x) = 3cosx + 5sinx + 5x
2tĩ 4" X
f(x) = 1 - sin(7t + x) + 2cos
Giải
a) f(x) = -3sinx + 4cosx + 5
3	4
f '(x) = 0 — sin X - — COSX = 1 5	5
3 (
(1)
Đặt C0S(p = — 5
(1)
° 	n . 71	_ •
= 7 sint 5 k k 2 J)
 sinxcostp - cosxsin<p= 1
. 7Ĩ
 sĩn(x - (p) = sin —
2
71
 X - ffi■ + — + k2n; (k e Z) 2
sincp - —, ta CÓ :
5
b) f'(x) = -cos(7ĩ + x) - sin 71 +
= COS X + sin— 2
X	X	I	7Ĩ
f'(x) = 0 sin — = -cosx sin — = sin X — —
2	2	l	2
= X - “ + k27ĩ 2 2
X	71	_
9 =	71 - X +	~	+	k2lĩ
2	2
X = 7t - k47ĩ
4tĩ (k e Z) X = 7t + k—-
Bài 8
Giải bất phương trình f(x) > g’(x), biết rằng:
f(x) = X3 + X - V2, g(x) = 3x =	+ k2ĩt; X = —— + k27T (k G Z)
6 6
b) Với mọi X ẹ R, ta có:
 + X + V2
f(x) = 2x3 - X2 + 5/3, g(x) = X3 +	- 5/3
Giái
Hướng dẫn: Tính f(x), g’(x) sau đó giải các bất phương trình tương ứng. Ta được kết quả:
.(~30; Ó) u (2; +x)	b) (-»; 0) u (1; +x)
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
Bài 1
Cho hàm số
f(x) = 2cos2(4x -
1)
Chứng minh rằng với mọi X, ta có
|f (x)| < 8. Tìm các giá trị X để
xảy ra đẳng thức.
;
Giẩi
Với mọi X 6 K, ta có:
f(x) = 2.2cos(4x - l).[-sin(4x - 1)]4 = -8sin2(4x - 1) Suy ra:	|f '(x)| - 8|sin 2(4x - 1)| < 8
Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
sin 2(4x - 1) = ±1 2(4x - 1) = “ + krc
71	kn	1
 x = —- + -7- + —
16	8	4
 X = —— (71 + 4 + k2n) (k e Z)
16
Bài 2
Giải các phương trình sau:
y’ = 0, biêt y = sin2x - 2cosx
y’ = 0, biết y = 3sin2x + 4cos2x + ỊQx
Giiii
a) Với mọi X £ R, ta có:
y’ = 2cos2x + 2sinx = 2(1 - 2sin2x) + 2sinx
Vậy y’ = 0 2sin2x - sirtx -1 = 0
sin X = 1
1 «•
sin x = - —
2
X =4 + k27t 2
y’ = 6cos2x - 8sin2x + 10
Vậy y’ = 0 4sin2x - 3cos2x = 5
—
+ -
l5j
3J
Vi
 — sm 2x - — cos2x - 1
, ,	,	_ _ 4 A .	3
= 1 nên có sô Gt sao cho COS a - — va sin a - —
sin2xcosa - sinacos2x = 1 sin(2x - a) = 1
(k e Z)
Bài 3
sint - tcost cost - tsint
 2x - a = -^ + k2ĩt x = —[a + — + k2ir 2	2k 2
Cho hàm sô: f(t) = Tính f(n).
Giải
Với mọi t sao cho cost - tsint * 0, ta có
f_ [cost -(cost -tsint)](cost -tsint) -(sint -tcost)[-sint -(sint+tcost)]
(cost-tsint)2
Vì sinTC = 0, COSỈT = -1 nên
",	_[-l-(-l)](-l)-7t.7t	2
f (ĩt) =	——-	 = -71
(-1)2
D. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ
Bài 1
cos X
f(x) = ■
Tính f và f (nếu có) biết
Vcos2x
Bài 2
Cho hai hàm số
f(x) - sin4 X + cos4 X và g(x) = •—cos4x . x	4
Chứng minh rằng:
f(x) = f(x) (V X G R)
Giải thích kết quả này.
Bài 3
Chứng minh răng hàm sò sau đây có đạo hàn
V- - „33 _ J 1 *3 3 3ì í „3 < 271 J
y = cos — - X + cos — + X + cos — - X <3	)	<3 J I 3 J
Chứng minh rằng hàm số sau đây có đạo hàm bằng 0 với mọi X e K:
- X +cos
^271 Ỵ „ . 2 —- + x -2sin X
Bài 4
Giải phương trình f(x) = 0, biết a) f(x) = Vs cos X + sin X - 2x - 5
. 3
,	2cosl7x	V3sin5x	COSÕX	„
b) f(x =	——-7	-7-	+	_	+ 2
17	5	5
Bài 5
Tim a để phương trình f(x) = 0 có nghiệm, biết rằng f(x) - acosx + 2sinx - 3x + 1
Bài 6
Giải và biện luận phương trình f(x) = 0 biết rằng f(x) = sin2x + 2(1 - 2m)cosx - 2mx