Câu 1.29 trang 12 sách bài tập Đại số và Giải tích 11 Nâng cao

Một cách trình bày việc đưa biểu thức \(a\sin x + b\cos x\) (a, b là hằng số, \({a^2} + {b^2} \ne 0\)) về dạng \(C\sin \left( {x + \alpha } \right)\) nhờ biểu thức toạn độ của tích vô hướng của hai vectơ

Trong mặt phẳng tọa độ gắn với đường tròn lượng giác tâm O gốc A, hãy xét các điểm \(P\left( {a;b} \right),Q\left( {b;a} \right),M\left( {\cos x;\sin x} \right)\)

a) Từ công thức \(\overrightarrow {OQ} .\overrightarrow {OM}  = a\sin x + b\cos x\) và

                          \(\overrightarrow {OQ} .\overrightarrow {OM}  = \left| {\overrightarrow {OQ} } \right|.\left| {\overrightarrow {OM} } \right|\cos \left( {OQ,QM} \right)\)

Hãy suy ra \(a\sin x + b\cos x = C\cos \left( {x - \beta  } \right)\) trong đó \(\beta \) là số đo của góc lượng giác \(\left( {OA,OQ} \right)\)

b) Từ câu a) suy ra rằng  \(a\sin x + b\cos x = C\sin \left( {x + \alpha } \right)\) trong đó \(\alpha \) là số đo của góc lượng giác \(\left( {OA,OP} \right),C = \left| {\overrightarrow {OP} } \right|\)

Giải

a) Ta có \(\overrightarrow {OQ} .\overrightarrow {OM}  = a\sin x + b\cos x\)

\(\eqalign{
& = \left| {\overrightarrow {OQ} } \right|.\left| {\overrightarrow {OM} } \right|\cos \left( {OQ,OM} \right) \cr&= \left| {\overrightarrow {OQ} } \right|\cos (\left( {OA,OM} \right) - \left( {OA,OQ} \right)) \cr
& = \left| {\overrightarrow {OQ} } \right|\cos \left( {\alpha - \beta } \right),\cr&\left| {\overrightarrow {OQ} } \right| = \sqrt {{a^2} + {b^2}} ,\beta = \left( {OA,OQ} \right) \cr} \)

b) 

Hai điểm \(P\left( {a;b} \right)\) và \(Q\left( {b;a} \right)\) đối xứng qua đường phân giác của góc phần tư thứ nhất của hệ tọa độ, nên dễ thấy

\(\left( {OA,OQ} \right) = {\pi  \over 2} - \left( {OA,OP} \right),\) tức là

\(\beta  = {\pi  \over 2} - \alpha  + k2\pi ,k \in Z.\)

 Vậy

\(a\sin x + b\cos x = \left| {\overrightarrow {OQ} } \right|\cos x\left( {x - \beta } \right)\)

\(= \left| {\overrightarrow {OP} } \right|\cos \left( {x - {\pi  \over 2} + \alpha } \right) = \left| {\overrightarrow {OP} } \right|\sin \left( {x + \alpha } \right)\)

sachaitap.com