Câu 23:
Để giải quyết bài toán này, ta cần sử dụng một số công thức lượng giác liên quan đến góc trong tam giác.
Trong tam giác \(ABC\), ta có:
\[ A + B + C = 180^\circ. \]
Do đó:
\[ \frac{A+B}{2} = \frac{180^\circ - C}{2} = 90^\circ - \frac{C}{2}. \]
Bây giờ, ta sẽ xem xét từng lựa chọn:
A. \(\cos\left(\frac{A+B}{2}\right) = \cos\frac{C}{2}\)
Sử dụng công thức \(\cos(90^\circ - x) = \sin x\), ta có:
\[
\cos\left(90^\circ - \frac{C}{2}\right) = \sin\frac{C}{2}.
\]
Vậy \(\cos\left(\frac{A+B}{2}\right) = \sin\frac{C}{2}\), không bằng \(\cos\frac{C}{2}\).
B. \(\cos\left(\frac{A+B}{2}\right) = -\cos\frac{C}{2}\)
Tương tự như trên, ta có:
\[
\cos\left(\frac{A+B}{2}\right) = \sin\frac{C}{2},
\]
không bằng \(-\cos\frac{C}{2}\).
C. \(\tan\left(\frac{A+B}{2}\right) = \cot\frac{C}{2}\)
Sử dụng công thức \(\tan(90^\circ - x) = \cot x\), ta có:
\[
\tan\left(90^\circ - \frac{C}{2}\right) = \cot\frac{C}{2}.
\]
Vậy \(\tan\left(\frac{A+B}{2}\right) = \cot\frac{C}{2}\), điều này đúng.
D. \(\cot\left(\frac{A+B}{2}\right) = \cos\frac{C}{2}\)
Sử dụng công thức \(\cot(90^\circ - x) = \tan x\), ta có:
\[
\cot\left(90^\circ - \frac{C}{2}\right) = \tan\frac{C}{2},
\]
không bằng \(\cos\frac{C}{2}\).
Vậy đáp án đúng là C. \(\tan\left(\frac{A+B}{2}\right) = \cot\frac{C}{2}\).
Câu 1:
Để tìm góc nhọn \(\alpha = \widehat{BAC}\), ta cần sử dụng định lý cosin trong tam giác \(ABC\).
Bước 1: Tính độ dài các cạnh \(AB\) và \(AC\)
- Tính \(AB\):
Tam giác \(ABD\) vuông tại \(D\), ta áp dụng định lý Pythagore:
\[
AB = \sqrt{AD^2 + BD^2} = \sqrt{12^2 + 15^2} = \sqrt{144 + 225} = \sqrt{369}
\]
- Tính \(AC\):
Tam giác \(ACD\) vuông tại \(D\), ta áp dụng định lý Pythagore:
\[
AC = \sqrt{AD^2 + CD^2} = \sqrt{12^2 + 9^2} = \sqrt{144 + 81} = \sqrt{225} = 15
\]
Bước 2: Áp dụng định lý cosin trong tam giác \(ABC\)
Định lý cosin cho tam giác \(ABC\) là:
\[
BC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos(\alpha)
\]
Trong đó \(BC = BD - CD = 15 - 9 = 6\).
Thay các giá trị đã biết vào:
\[
6^2 = (\sqrt{369})^2 + 15^2 - 2 \cdot \sqrt{369} \cdot 15 \cdot \cos(\alpha)
\]
\[
36 = 369 + 225 - 2 \cdot \sqrt{369} \cdot 15 \cdot \cos(\alpha)
\]
\[
36 = 594 - 30\sqrt{369} \cdot \cos(\alpha)
\]
\[
30\sqrt{369} \cdot \cos(\alpha) = 594 - 36
\]
\[
30\sqrt{369} \cdot \cos(\alpha) = 558
\]
\[
\cos(\alpha) = \frac{558}{30\sqrt{369}}
\]
Bước 3: Tính góc \(\alpha\)
Sử dụng máy tính để tìm \(\alpha\):
\[
\alpha \approx \cos^{-1}\left(\frac{558}{30\sqrt{369}}\right)
\]
Tính giá trị gần đúng:
\[
\alpha \approx 33.7^\circ
\]
Vậy góc nhọn \(\alpha = \widehat{BAC}\) xấp xỉ \(33.7^\circ\).
Câu 2:
Để giải bài toán này, ta cần xác định góc $\alpha$ giữa phương nằm ngang và đường thẳng nối từ điểm quan sát A đến đỉnh B của cột ăngten.
Bước 1: Xác định các độ cao
- Chiều cao của tòa nhà là 18,9 m.
- Chiều cao của cột ăngten là 5 m.
- Vị trí quan sát A cao 7 m so với mặt đất.
Bước 2: Tính độ cao từ điểm A đến đỉnh B
Độ cao từ mặt đất đến đỉnh B là:
\[ 18,9 + 5 = 23,9 \, \text{m} \]
Độ cao từ điểm A đến đỉnh B là:
\[ 23,9 - 7 = 16,9 \, \text{m} \]
Bước 3: Xác định khoảng cách ngang giữa hai tòa nhà
Khoảng cách ngang giữa hai tòa nhà là 10 m.
Bước 4: Sử dụng định nghĩa của tang để tính góc $\alpha$
Ta có tam giác vuông ABD với:
- AB là cạnh đối diện góc $\alpha$.
- AD là cạnh kề góc $\alpha$.
Sử dụng định nghĩa của tang:
\[
\tan(\alpha) = \frac{\text{Độ cao từ A đến B}}{\text{Khoảng cách ngang AD}} = \frac{16,9}{10}
\]
Bước 5: Tính góc $\alpha$
Sử dụng máy tính để tìm $\alpha$:
\[
\alpha = \tan^{-1}\left(\frac{16,9}{10}\right)
\]
Tính toán:
\[
\alpha \approx \tan^{-1}(1,69) \approx 59^\circ
\]
Vậy, góc $\alpha$ xấp xỉ 59 độ.
Câu 3:
Để tìm dao động tổng hợp \( x(t) = x_1(t) + x_2(t) \), ta sẽ sử dụng công thức biến đổi tổng thành tích.
Các phương trình dao động đã cho:
\[ x_1(t) = 3 \cos\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{6}\right) \]
\[ x_2(t) = 3 \cos\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{4}\right) \]
Ta có:
\[ x(t) = x_1(t) + x_2(t) = 3 \cos\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{6}\right) + 3 \cos\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{4}\right) \]
Sử dụng công thức biến đổi tổng thành tích:
\[ \cos A + \cos B = 2 \cos\left(\frac{A+B}{2}\right) \cos\left(\frac{A-B}{2}\right) \]
Áp dụng vào bài toán:
\[ A = \frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{6} \]
\[ B = \frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{4} \]
Ta có:
\[ \frac{A+B}{2} = \frac{\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{6}\right) + \left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{4}\right)}{2} = \frac{\frac{2\pi}{6} t + \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{4}}{2} = \frac{\frac{\pi}{3} t + \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{4}}{2} \]
\[ \frac{A-B}{2} = \frac{\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{6}\right) - \left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{4}\right)}{2} = \frac{\frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{4}}{2} = \frac{-\frac{\pi}{12}}{2} = -\frac{\pi}{24} \]
Do đó:
\[ x(t) = 3 \cdot 2 \cos\left(\frac{\frac{\pi}{3} t + \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{4}}{2}\right) \cos\left(-\frac{\pi}{24}\right) \]
\[ x(t) = 6 \cos\left(\frac{\pi}{6} t + \frac{\pi}{12}\right) \cos\left(\frac{\pi}{24}\right) \]
Biên độ \( A \) của dao động tổng hợp là:
\[ A = 6 \cos\left(\frac{\pi}{24}\right) \]
Pha ban đầu \( \varphi \) của dao động tổng hợp là:
\[ \varphi = \frac{\pi}{12} \]
Vậy, dao động tổng hợp có biên độ \( A = 6 \cos\left(\frac{\pi}{24}\right) \) và pha ban đầu \( \varphi = \frac{\pi}{12} \).
Đáp số: Biên độ \( A = 6 \cos\left(\frac{\pi}{24}\right) \) và pha ban đầu \( \varphi = \frac{\pi}{12} \).