Giải SGK Toán 11 Kết nối tri thức Bài 3: Hàm số lượng giác

Mở đầu: Giả sử vận tốc v (tính bằng lít/giây) của luồng khí trong một chu kì hô hấp (tức là thời gian từ lúc bắt đầu của một nhịp thở đến khi bắt đầu của nhịp thở tiếp theo) của một người nào đó ở trạng thái nghỉ ngơi được cho bởi công thức

$v=\mathrm{0,85}\sin \frac{\pi t}{3}$,

trong đó t là thời gian (tính bằng giây). Hãy tìm thời gian của một chu kì hô hấp đầy đủ và số chu kì hô hấp trong một phút của người đó.

Trả lời:

Thời gian của một chu kì hô hấp đầy đủ chính là một chu kì tuần hoàn của hàm v(t) và là T = $\frac{2\pi }{\frac{\pi }{3}}=6$ (giây).

Ta có: 1 phút = 60 giây.

Do đó, số chu kì hô hấp trong một phút của người đó là $\frac{60}{6}=10$ (chu kì).

1. Định nghĩa hàm số lượng giác

Hoạt động 1: Hoàn thành bảng sau:

Trả lời:

Luyện tập 1: Tìm tập xác định của hàm số $y=\frac{1}{\sin x}.$

Trả lời:

Biểu thức $\frac{1}{\sin x}$  có nghĩa khi sin x ≠ 0, tức là x ≠ kπ (k ∈ ℤ).

Vậy tập xác định của hàm số $y=\frac{1}{\sin x}$ là ℝ \ {kπ | k ∈ ℤ}.

2. Hàm số chẵn, hàm số lẻ, hàm số tuần hoàn

a) Hàm số chẵn, hàm số lẻ

Hoạt động 2: Cho hai hàm số f(a)=x2 và g(x)=x3, với các đồ thị như hình dưới đây

a) Tìm các tập xác định D1, Dg của các hàm số f(x) và g(x)

b) Chứng tỏ rằng f(−x)=f(x),∀x∈Dg. Có nhận xét gì về tính đối xứng của đồ thị hàm số y = g(x) đối với hệ trục tọa độ Oxy?

Trả lời:

a) Biểu thức x2 và x3 luôn có nghĩa với mọi x ∈ ℝ.

Vậy tập xác định của hàm số f(x)=x2 là Df = ℝ và tập xác định của hàm sốg(x)=x3 là Dg = ℝ.

b) ∀ x ∈ Df, ta luôn có f(–x)=(–x)2=x2=f(x). Vậy f(– x) = f(x), ∀ x ∈ Df.

Từ hình vẽ ta thấy đồ thị hàm số f(x)=x2 đối xứng với nhau qua trục tung Oy.

c) ∀ x ∈ Dg, ta luôn có g(–x)=(–x)3=–x3=–g(x). Vậy g(– x) = – g(x), ∀ x ∈ Dg.

Từ hình vẽ ta thấy đồ thị hàm số g(x)=x3 nhận gốc tọa độ O làm tâm đối xứng.

Luyện tập 2: Xét tính chẵn, lẻ của hàm số $g\left(x\right)=\frac{1}{x}$.

Trả lời:

Biểu thức $\frac{1}{x}$  có nghĩa khi x ≠ 0.

Suy ra tập xác định của hàm số $g\left(x\right)=\frac{1}{x}$ là D = ℝ \ {0}.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: g(– x) = $\frac{1}{-x}=-\frac{1}{x}$ = – g(x), ∀ x ∈ D.

Vậy $g\left(x\right)=\frac{1}{x}$ là hàm số lẻ.

b) Hàm số tuần hoàn

Hoạt động 3: So sánh:

a) sin(x + 2π) và sin x;

b) cos(x + 2π) và cos x;

c) tan(x + π) và tan x;

d) cot(x + π) và cot x.

Trả lời:

a) Ta có: sin(x + 2π) = sin[π + (x + π)] = – sin(x + π) = – sin(π + x) = – (– sin x) = sin x.

Vậy sin(x + 2π) = sin x.

b) Ta có: cos(x + 2π) = cos[π + (x + π)] = – cos(x + π) = – (– cos x) = cos x.

Vậy cos(x + 2π) = cos x.

c) Ta có: tan(x + π) = tan(π + x) = tan x.

Vậy tan(x + π) = tan x.

d) Ta có: cot(x + π) = cot(π + x) = cot x.

Vậy cot(x + π) = cot x.

Câu hỏi: Hàm số hằng f(x) = c (c là hằng số) có phải hàm số tuần hoàn không? Nếu hàm số tuần hoàn thì nó có chu kì không?

Trả lời:

Hàm số hằng f(x) = c (c là hằng số) có tập xác định D = ℝ.

Với T là số dương bất kì và với mọi x ∈ D, ta luôn có:

+) x + T ∈ D và x – T ∈ D;

+) f(x + T) = c = f(x) (vì f(x) là hàm số hằng nên với mọi x thì giá trị của hàm số đều có giá trị bằng c).

Vậy hàm số hằng f(x) = c (c là hằng số) là hàm số tuần hoàn với chu kì là một số dương bất kì.

Luyện tập 3: Xét tính tuần hoàn của hàm số y = tan2x.

Trả lời:

Biểu thức tan 2x có nghĩa khi $2x\ne \frac{\pi }{2}+k\pi ,k\in Z$$\iff x\ne \frac{\pi }{4}+k\frac{\pi }{2},k\in Z$.

Suy ra hàm số y = tan 2x có tập xác định là D = $R\backslash \left\{\frac{\pi }{4}+k\frac{\pi }{2}|k\in Z\right\}$ .

Với mọi số thực x, ta có:

+) $x-\frac{\pi }{2}\in D,x+\frac{\pi }{2}\in D$ ;

+) $\tan 2\left(x+\frac{\pi }{2}\right)=\tan \left(2x+\pi \right)=\tan 2x$ .

Vậy y = tan 2x là hàm số tuần hoàn với chu kì $T=\frac{\pi }{2}$ .

3. Đồ thị và tính chất của hàm số y = sinx

Hoạt động 4: Cho hàm số y = sin x.

a) Xét tính chẵn, lẻ của hàm số.

b) Hoàn thành bảng giá trị sau của hàm số y = sin x trên đoạn [– π; π] bằng cách tính giá trị của sin x với những x không âm, sau đó sử dụng kết quả câu a để suy ra giá trị tương ứng của sin x với những x âm.

Bằng cách lấy nhiều điểm M(x; sin x) với x ∈ [– π; π] và nối lại ta được đồ thị hàm số y = sin x trên đoạn [– π; π].

c) Bằng cách làm tương tự câu b cho các đoạn khác có độ dài bằng chu kì T = 2π, ta được đồ thị của hàm số y = sin x như hình dưới đây.

Từ đồ thị ở Hình 1.14, hãy cho biết tập giá trị, các khoảng đồng biến, các khoảng nghịch biến của hàm số y = sin x.

Trả lời:

a) Hàm số y = f(x) = sin x có tập xác định là D = ℝ.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = sin (– x) = – sin x = – f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = sin x là hàm số lẻ.

b) Ta có: sin 0 = 0, $\sin \frac{\pi }{4}=\frac{\sqrt{2}}{2},\sin \frac{\pi }{2}=\mathrm{1,}\sin \frac{3\pi }{4}=\frac{\sqrt{2}}{2}$ , sin π = 0.

Vì y = sin x là hàm số lẻ nên $\sin \left(-\frac{\pi }{4}\right)=-\sin \frac{\pi }{4}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$ , $\sin \left(-\frac{\pi }{2}\right)=-\sin \frac{\pi }{2}=-1$ ,

$\sin \left(-\frac{3\pi }{4}\right)=-\sin \frac{3\pi }{4}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$, sin(– π) = – sin π = 0.

Vậy ta hoàn thành được bảng như sau:

c) Quan sát Hình 1.14, ta thấy đồ thị hàm số y = sin x có:

+) Tập giá trị là [– 1; 1];

+) Đồng biến trên mỗi khoảng $\left(-\frac{\pi }{2}+k2\pi ;\frac{\pi }{2}+k2\pi \right)$  (do đồ thị hàm số đi lên từ trái sang phải trên mỗi khoảng này) và nghịch biến trên mỗi khoảng $\left(\frac{\pi }{2}+k2\pi ;\frac{3\pi }{2}+k2\pi \right),k\in Z$  (do đồ thị hàm số đi xuống từ trái sang phải trên mỗi khoảng này). 

Luyện tập 4: Tìm tập giá trị của hàm số y = 2sin x.

Trả lời:

Ta có: – 1 ≤ sin x ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ.

Suy ra 2×(–1)≤2sinx≤2×1 hay – 2 ≤ 2sin x ≤ 2 với mọi x ∈ ℝ.

Vậy hàm số y = 2sin x có tập giá trị là [– 2; 2].

Vận dụng 1: Xét tình huống mở đầu.

a) Giải bài toán ở tình huống mở đầu.

b) Biết rằng quá trình hít vào xảy ra khi v > 0 và quá trình thở ra xảy ra khi v < 0.

Trong khoảng thời gian từ 0 đến 5 giây, khoảng thời điểm nào thì người đó hít vào? người đó thở ra?

Trả lời:

a) Thời gian của một chu kì hô hấp đầy đủ chính là một chu kì tuần hoàn của hàm v(t) và là T = $\frac{2\pi }{\frac{\pi }{3}}=6$  (giây).

Ta có: 1 phút = 60 giây.

Do đó, số chu kì hô hấp trong một phút của người đó là $\frac{60}{6}=10$ (chu kì).

b) Ta có: $v=\mathrm{0,85}\sin \frac{\pi t}{3}$

+) v > 0 khi $\mathrm{0,85}\sin \frac{\pi t}{3}>0\iff \sin \frac{\pi t}{3}>0$

Mà – 1 ≤ sin $\frac{\pi t}{3}$ ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ. Do đó, $0<\sin \frac{\pi t}{3}\le 1$ .

+) v < 0 khi $\mathrm{0,85}\sin \frac{\pi t}{3}<0\iff \sin \frac{\pi t}{3}<0$

Mà – 1 ≤ sin $\frac{\pi t}{3}$  ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ. Do đó, $-1\le \sin \frac{\pi t}{3}<0$.

+) Với t ∈ (0; 3) ta có $0<\sin \frac{\pi t}{3}\le 1$ .

+) Với t ∈ (3; 5] ta có $-1\le \sin \frac{\pi t}{3}<0$ .

Vậy trong khoảng thời gian từ 0 đến 5 giây, khoảng thời điểm sau 0 giây đến trước 3 giây thì người đó hít vào và khoảng thời điểm sau 3 giây đến 5 giây thì người đó thở ra.

4. Đồ thị và tính chất của hàm số y = cos x

Hoạt động 5: Cho hàm số y = cos x.

a) Xét tính chẵn, lẻ của hàm số.

b) Hoàn thành bảng giá trị sau của hàm số y = cos x trên đoạn [– π; π] bằng cách tính giá trị của cos x với những x không âm, sau đó sử dụng kết quả câu a để suy ra giá trị tương ứng của cos x với những x âm.

Bằng cách lấy nhiều điểm M(x; cos x) với x ∈ [– π; π] và nối lại ta được đồ thị hàm số y = cos x trên đoạn [– π; π].

c) Bằng cách làm tương tự câu b cho các đoạn khác có độ dài bằng chu kì T = 2π, ta được đồ thị của hàm số y = cos x như hình dưới đây.

Từ đồ thị ở Hình 1.15, hãy cho biết tập giá trị, các khoảng đồng biến, các khoảng nghịch biến của hàm số y = cos x.

Trả lời:

a) Hàm số y = f(x) = cos x có tập xác định là D = ℝ.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = cos (– x) = cos x = f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = cos x là hàm số chẵn.

b) Ta có: cos 0 = 1, $\cos \frac{\pi }{4}=\frac{\sqrt{2}}{2},\cos \frac{\pi }{2}=\mathrm{0,}\cos \frac{3\pi }{4}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$ , cos π = – 1.

Vì y = cos x là hàm số chẵn nên $\cos \left(-\frac{\pi }{4}\right)=\cos \frac{\pi }{4}=\frac{\sqrt{2}}{2}$, $\cos \left(-\frac{\pi }{2}\right)=\cos \frac{\pi }{2}=0$ ,

$\cos \left(-\frac{3\pi }{4}\right)=\cos \frac{3\pi }{4}=-\frac{\sqrt{2}}{2}$, cos(– π) = cos π = – 1.

Vậy ta hoàn thành được bảng như sau:

c) Quan sát Hình 1.15, ta thấy đồ thị hàm số y = cos x có:

+) Tập giá trị là [– 1; 1];

+) Đồng biến trên mỗi khoảng $\left(-\pi +k2\pi ;k2\pi \right)$  (do đồ thị hàm số đi lên từ trái sang phải trên mỗi khoảng này) và nghịch biến trên mỗi khoảng $\left(k2\pi ;\pi +k2\pi \right),k\in Z$  (do đồ thị hàm số đi xuống từ trái sang phải trên mỗi khoảng này). 

Luyện tập 5: Tìm tập giá trị của hàm số y = – 3cos x.

Trả lời:

Ta có: – 1 ≤ cos x ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ.

Suy ra (– 3) . (– 1) ≥ – 3cos x ≥ (– 3) . 1 hay – 3 ≤ – 3cos x ≤ 3 với mọi x ∈ ℝ.

Vậy hàm số y = – 3cos x có tập giá trị là [– 3; 3].

Vận dụng 2: Trong Vật lí, ta biết rằng phương trình tổng quát của một vật dao động điều hòa cho bởi công thức x(t) = Acos(ωt + φ), trong đó t là thời điểm (tính bằng giây), x(t) là li độ của vật tại thời điểm t, A là biên độ dao động (A > 0), ωt + φ là pha của dao động tại thời điểm t và φ ∈ [–π; π] là pha ban đầu của dao động. Dao động điều hòa này có chu kì $T=\frac{2\pi }{\omega }$ (tức là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần).

Giả sử một vật dao động điều hòa theo phương trình x(t) = – 5cos 4πt (cm).

a) Hãy xác định biên độ và pha ban đầu của dao động.

b) Tính pha của dao động tại thời điểm t = 2 (giây). Hỏi trong khoảng thời gian 2 giây, vật thực hiện được bao nhiêu dao động toàn phần?

Trả lời:

a) Ta có: – 5cos 4πt = 5cos(4πt + π).

Khi đó vật dao động điều hòa theo phương trình x(t) = 5cos(4πt + π) (cm) với biên độ dao động là A = 5 > 0 và pha ban đầu của dao động là φ = π.

b) Pha của dao động tại thời điểm t = 2 (giây) là ωt + φ = 4π . 2 + π = 9π.

Dao động điều hòa có chu kì là $T=\frac{2\pi }{\omega }=\frac{2\pi }{4\pi }=\frac{1}{2}=\mathrm{0,5}$, có nghĩa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần là 0,5 giây. Do đó, trong khoảng thời gian 2 giây, vật thực hiện được 2 : 0,5 = 4 dao động toàn phần.

5. Đồ thị và tính chất của hàm số y = tan x

Hoạt động 6: Cho hàm số y = tan x.

a) Xét tính chẵn, lẻ của hàm số.

b) Hoàn thành bảng giá trị sau của hàm số y = tan x trên khoảng $\left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$ .

Bằng cách lấy nhiều điểm M(x; tan x) với x ∈ $\left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$  và nối lại ta được đồ thị hàm số y = tan x trên khoảng $\left(-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right)$ .

c) Bằng cách làm tương tự câu b cho các khoảng khác có độ dài bằng chu kì T = π, ta được đồ thị của hàm số y = tan x như hình dưới đây.

Từ đồ thị ở Hình 1.16, hãy tìm tập giá trị và các khoảng đồng biến của hàm số y = tan x.

Trả lời:

a) Hàm số y = f(x) = tan x có tập xác định là D = ℝ \ $\left\{\frac{\pi }{2}+k\pi |k\in Z\right\}$ .

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = tan (– x) = – tan x = – f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = tan x là hàm số lẻ.

b) Ta có: tan 0 = 0, $\tan \frac{\pi }{4}=\mathrm{1,}\tan \frac{\pi }{3}=\sqrt{3},\tan \frac{\pi }{6}=\frac{\sqrt{3}}{3}$ .

Vì y = tan x là hàm số lẻ nên $\tan \left(-\frac{\pi }{4}\right)=-\tan \frac{\pi }{4}=-1$ , $\tan \left(-\frac{\pi }{3}\right)=-\tan \frac{\pi }{3}=-\sqrt{3}$ ,

$\tan \left(-\frac{\pi }{6}\right)=-\tan \frac{\pi }{6}=-\frac{\sqrt{3}}{3}$.

Vậy ta hoàn thành được bảng như sau:

c) Quan sát Hình 1.16, ta thấy đồ thị hàm số y = tan x có:

+) Tập giá trị là ℝ;

+) Đồng biến trên mỗi khoảng $\left(-\frac{\pi }{2}+k\pi ;\frac{\pi }{2}+k\pi \right),k\in Z$  (do đồ thị hàm số đi lên từ trái sang phải trên mỗi khoảng này).

Luyện tập 6: Sử dụng đồ thị đã vẽ ở Hình 1.16, hãy xác định các giá trị của x trên đoạn [−π;3π2] để hàm số y = tan x nhận giá trị âm.

Trả lời:

- Hàm số y = tan x nhận giá trị âm ứng với phần đồ thị nằm dưới trục hoành. Từ đồ thị ở Hình 1.16 ta suy ra trên đoạn [−π;3π2] thì y < 0 khi x∈(−π2;0)∪(π2;π)

6. Đồ thị và tính chất của hàm số y = cot x

Hoạt động 7: Cho hàm số y = cot x.

a) Xét tính chẵn, lẻ của hàm số.

b) Hoàn thành bảng giá trị sau của hàm số y = cot x trên khoảng (0; π).

Bằng cách lấy nhiều điểm M(x; cot x) với x ∈ (0; π) và nối lại ta được đồ thị hàm số y = cot x trên khoảng (0; π).

c) Bằng cách làm tương tự câu b cho các khoảng khác có độ dài bằng chu kì T = π, ta được đồ thị của hàm số y = cot x như hình dưới đây.

Từ đồ thị ở Hình 1.17, hãy tìm tập giá trị và các khoảng nghịch biến của hàm số y = cotx.

Trả lời:

a) Hàm số y = f(x) = cot x có tập xác định là D = ℝ \ {kπ | k ∈ ℤ}.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = cot (– x) = – cot x = – f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = cot x là hàm số lẻ.

b) Ta có: $\cot \frac{\pi }{6}=\sqrt{3},\cot \frac{\pi }{4}=\mathrm{1,}\cot \frac{\pi }{3}=\frac{\sqrt{3}}{3},\cot \frac{\pi }{2}=0$ ,

 $\cot \frac{2\pi }{3}=-\frac{\sqrt{3}}{3},\cot \frac{3\pi }{4}=-\mathrm{1,}\cot \frac{5\pi }{6}=-\sqrt{3}$.

Vậy ta hoàn thành được bảng như sau:

c) Quan sát Hình 1.17, ta thấy đồ thị hàm số y = cot x có:

+) Tập giá trị là ℝ;

+) Nghịch biến trên mỗi khoảng $\left(k\pi ;\pi +k\pi \right),k\in Z$  (do đồ thị hàm số đi xuống từ trái sang phải trên mỗi khoảng này).

Luyện tập 7: Sử dụng đồ thị đã vẽ ở Hình 1.17, hãy xác định các giá trị của x trên đoạn [−π2;2π] để hàm số y = cot x nhận giá trị dương.

Trả lời:

Hàm số y = cot x nhận giá trị dương ứng với phần đồ thị nằm trên trục hoành. Từ đồ thị ở Hình 1.17 ta suy ra trên đoạn [−π2;2π]  thì y > 0 khi x∈(0;−π2)∪(π;3π2)

Bài tập

Bài 1.14: Tìm tập xác định của các hàm số sau:

a) $y=\frac{1-\cos x}{\sin x}$ ;

b) $y=\sqrt{\frac{1+\cos x}{2-\cos x}}$ .

Trả lời:

a) Biểu thức $\frac{1-\cos x}{\sin x}$ có nghĩa khi sin x ≠ 0, tức là x ≠ kπ, k ∈ ℤ.

Vậy tập xác định của hàm số $y=\frac{1-\cos x}{\sin x}$ là D = ℝ \ {kπ | k ∈ ℤ}.

b) Biểu thức $\sqrt{\frac{1+\cos x}{2-\cos x}}$ có nghĩa khi $\{\begin{array}{c}\frac{1+\cos x}{2-\cos x}\ge 0\\ 2-\cos x\ne 0\end{array}$.

Vì – 1 ≤ cos x ≤ 1 nên 1 + cos x ≥ 0 với mọi x ∈ ℝ và 2 – cos x ≥ 1 > 0 với mọi x ∈ ℝ.

Do đó, 2 – cos x ≠ 0 với mọi x ∈ ℝ và $\frac{1+\cos x}{2-\cos x}\ge 0$  với mọi x ∈ ℝ.

Vậy tập xác định của hàm số $y=\sqrt{\frac{1+\cos x}{2-\cos x}}$  là D = ℝ.

Bài 1.15: Xét tính chẵn lẻ của các hàm số sau:

a) y = sin 2x + tan 2x;

b) y = cos x + sin2 x;

c) y = sin x cos 2x;

d) y = sin x + cos x.

Trả lời:

a) Biểu thức sin 2x + tan 2x có nghĩa khi cos 2x ≠ 0 (do tan2x=sin2xcos2x), tức là 2x≠π2+kπ,k∈Z⇔x≠π4+kπ2,k∈Z

Suy ra tập xác định của hàm số y = f(x) = sin 2x + tan 2x là D=R\{π4+kπ2|k∈Z}

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = sin (– 2x) + tan (– 2x) = – sin 2x – tan 2x = – (sin 2x + tan 2x) = – f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = sin 2x + tan 2x là hàm số lẻ.

b) Tập xác định của hàm số y = f(x) = cos x + sin2 x là D = ℝ.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(–x)=cos(–x)+sin2(–x)=cosx+(–sinx)2=cosx+sin2x=f(x),∀x∈D.

Vậy y=cosx+sin2x là hàm số chẵn.

c) Tập xác định của hàm số y = f(x) = sin x cos 2x là D = ℝ.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = sin (– x) cos (– 2x) = – sin x  cos 2x = – f(x), ∀ x ∈ D.

Vậy y = sin x cos 2x là hàm số lẻ.

d) Tập xác định của hàm số y = f(x) = sin x + cos x là D = ℝ.

Do đó, nếu x thuộc tập xác định D thì – x cũng thuộc tập xác định D.

Ta có: f(– x) = sin (– x) + cos (– x) = – sin x + cos x ≠ – f(x).

Vậy y = sin x + cos x là hàm số không chẵn, không lẻ.

Bài 1.16: Tìm tập giá trị của các hàm số sau:

a) y = $2\sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)-1$ ;

b) y = $\sqrt{1+\cos x}-2$.

Trả lời:

a) Ta có: $-1\le \sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)\le 1$ với mọi x ∈ ℝ

$\iff -2\le 2\sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)\le 2$ với mọi x ∈ ℝ

$\iff -2-1\le 2\sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)-1\le 2-1$ với mọi x ∈ ℝ

$\iff -3\le 2\sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)-1\le 1$ với mọi x ∈ ℝ

⇔ – 3 ≤ y ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ.

Vậy tập giá trị của hàm số y = $2\sin \left(x-\frac{\pi }{4}\right)-1$ là [– 3; 1].

b) Vì – 1 ≤ cos x ≤ 1 với mọi x ∈ ℝ nên 0 ≤ 1 + cos x ≤ 2 với mọi x ∈ ℝ.

Do đó, $0\le \sqrt{1+\cos x}\le \sqrt{2}$ với mọi x ∈ ℝ.

Suy ra $-2\le \sqrt{1+\cos x}-2\le \sqrt{2}-2$  với mọi x ∈ ℝ.

Hay $-2\le y\le \sqrt{2}-2$ với mọi x ∈ ℝ.

Vậy tập giá trị của hàm số y = $\sqrt{1+\cos x}-2$ là $\left[-2;\sqrt{2}-2\right]$ .

Bài 1.17: Từ đồ thị của hàm số y = tan x, hãy tìm các giá trị x sao cho tan x = 0.

Trả lời:

Ta có đồ thị của hàm số y = tan x như hình vẽ dưới đây.

Ta có tan x = 0 khi hàm số y = tan x nhận giá trị bằng 0 ứng với các điểm x mà đồ thị giao với trục hoành. Từ đồ thị ở hình trên ta suy ra y = 0 hay tan x = 0 khi x = kπ, k ∈ ℤ. 

Bài 1.18: Giả sử khi một cơn sóng biển đi qua một cái cọc ở ngoài khơi, chiều cao của nước được mô hình hóa bởi hàm số h(t) = $90\cos \left(\frac{\pi }{10}t\right)$, trong đó h(t) là độ cao tính bằng centimét trên mực nước biển trung bình tại thời điểm t giây.

a) Tìm chu kì của sóng.

b) Tìm chiều cao của sóng, tức là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa đáy và đỉnh của sóng.

Trả lời:

a) Chu kì của sóng là $T=\frac{2\pi }{\frac{\pi }{10}}=20$ (giây).

b) Ta có: h(t) = 90cos($\frac{\pi }{10}$.t), hàm số này có giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lần lượt là 90 và – 90.

Vậy chiều cao của sóng là 180 cm.