Điều kiện để phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx có nghiệm

A. Phương pháp giải

+ Phương trình bậc nhất đối với sin x và cosx có dạng: a. sinx+ bcosx = c

Trong đó: a, b và c là hằng số.

+ Cách giải phương trình:

• Cách 1:

• Cách 2:

* Chú ý:

+ Cách 2 thường dùng để giải và biện luận.

+ Điều kiện để phương trình đã cho có nghiệm là a² + b² ≥ c²

+ Bất đẳng thức bunhia-xcopski:

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Phương trình nào sau đây vô nghiệm:

A. √3 sinx+cosx=2.

B.√2 sin2x- √2 cos2x=-2.

C.

D.

Lời giải

+ Các phương trình ở đáp án A, B, D đều có dạng A. Sinax+ B.cosax = C và A2+B2 ≥ C2 nên các phương trình này đều có nghiệm.

+Phương trình ở đáp án C có dạng cos(x+a)= m với m= 2π/3 > 1 nên phương trình này vô nghiệm.

Chọn C.

Ví dụ 2. Cho phương trình m.sinx+ cosx= 2. Tìm điều kiện của m để phương trình trên có nghiệm?

A.

B.

C. -√3 ≤ m ≤ √3

D. -√2 ≤ m ≤ √2

Lời giải

Phương trình: m.sinx+ cosx=2 có nghiệm khi và chỉ khi:

m²+ 1² ≥ 2²

⇒ m² + 1 ≥ 4 ⇒ m² ≥ 3

Chọn A.

Ví dụ 3. Cho phương trình: m.sinx+ (m-2).cosx= √2. Tìm điều kiện của m để phương trình có nghiệm?

A. 1 ≤ m ≤ 3

B. m ≤ 2;m ≥ 3

C.m > 2; m < 3

D. Phương trình luôn có nghiệm với mọi m

Lời giải

Phương trình: m.sinx+ (m-2).cosx= √2 có nghiệm khi và chỉ khi:

m²+ (m-2)² ≥ (√2)²

⇒ m²+m² - 4m+4 ≥ 2 ⇒ 2m² – 4m+ 2 ≥ 0

⇒ 2(m-1)² ≥ 0 luôn đúng với mọi m.

⇒ Phương trình đã cho luôn có nghiệm với mọi m.

Chọn D.

Ví dụ 4. Cho các phương trình sau:

(1). 3cosx+2 = 0

(2). 4- 2sinx= 0

(3). – 2sinx+ cosx= 3

(4). cos2x- sinx = 0

(5).cosx- sin3x. sinx= 0

(6).sin²x – sinx. cosx+ 2cos² x= 0

Hỏi trong các phương trình trên có bao nhiêu phương trình đã có dạng phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

A. 2 B. 4 C. 3 D. 5

Lời giải

Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx có dạng :

a.sinx+ b cosx= c ( với a ≠ 0 hoặc b ≠ 0)

Trong các phương trình đã cho có các phương trình : (1); (2); (3) đã có dạng phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

Chọn C.

Ví dụ 5. Cho các phương trình:

(I). 2sinx- 3cos x= 1

(II).4sinx + 5cos x=10.

(III). - 3sinx – 2cosx= 3

(IV) . – 5sinx + cosx= 3

Hỏi có bao nhiêu phương trình có nghiệm.

A. 1     B.2     C. 3     D.4

Lời giải

+ Các phương trình trên là các phương trình bậc nhất đối với sinx; cosx và có dạng:

a. sinx+ b. cosx = c

Điều kiện để phương trình trên có nghiệm là: a² + b² ≥ c²

+ Ta xét các phương án :

(I). 2sinx- 3cos x= 1 có a= 2; b=- 3; c= 1

⇒ a² + b² ≥ c² ( 13 ≥ 1)

⇒ (I) là phương trình có nghiệm.

(II).4sinx + 5cos x=10 có a= 4; b= 5; c= 10

⇒ a² + b² < c² (41 < 100)

⇒ (II) là phương trình vô nghiệm

(III). - 3sinx – 2cosx= 3 có a= - 3; b= - 2 và c= 3

⇒ a² + b² ≥ c² ( 13 ≥ 9)

⇒ (III) là phương trình có nghiệm

(IV) . – 5sinx + cosx= 3 có a= - 5; b= 1 và c= 3

⇒ a² + b² ≥ c² ( 26 ≥ 9)

⇒ (IV) có nghiệm

Vậy có 3 phương trình có nghiệm.

Chọn C.

Ví dụ 6. Cho các phương trình sau:

(1).2sinx - √3 cosx= √5

(2). - √5sin2x + cos2x = 5

(3).√7 cosx= 3

(4). 3√2 sinx= -4

Hỏi có bao nhiêu phương trình vô nghiệm?

A. 0 B.2 C. 1 D.3

Lời giải

Các phương trình trên đều có dạng: a.sinx+ b. cosx= c ( với a ≠ 0 hoặc b ≠ 0 )

Điều kiện để các phương trình bậc nhất đối với sinx và cos x có nghiệm là:

a² + b² ≥ c²

⇒ Điều kiện để các phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx vô nghiệm là:

a²+ b² < c²

+ Ta xét các phương trình:

(1): 2sinx - √3 cosx= √5 có a= 2; b= -√3 và c= √5

⇒ a² + b² > c² (7 > 5)

⇒ Phương trình này có nghiệm

(2). - √5sin2x + cos2x = 5 có a= -√5;b=1;c=5

⇒ a² + b² < c² ( vì 6 < 25)

⇒ phương trình (2) vô nghiệm.

(3). √7 cosx= 3 có a= 0; b= √7 và c= 3

⇒ a² + b² < c² ( vì 7 < 9)

⇒ Phương trình (3) vô nghiệm

(4). 3√2 sinx= -4 có a= 3√2; b=0 và c = -4

⇒ a² + b² > c² ( vì 18 > 16)

⇒ Phương trình (4) có nghiệm

Vậy chỉ có phương trình (2) và (3) vô nghiệm

Chọn B.

Ví dụ 7. Cho phương trình a. sinx+ b cosx= c .Điều kiện để phương trình trên có nghiệm là:

A. a² + b² > c²

B. a² + b² < c²

C. a²+ b² ≥ c²

D. a²+ b² ≤ c²

Lời giải

Chọn C.

Ví dụ 8. Cho các phương trình sau:

(I). 2cosx + 4= 0

(II). – 4sinx =1

(III). 2cosx – sinx= 2

(IV). sin² x + 2sinx – 3= 0

(V) . 7sinx+ 14.sinx.cosx=0

Hỏi có bao nhiêu phương trình là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx .

A. 3

B. 1

C. 2

D. 4

Lời giải

Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx có dạng :

a. sinx+ b. cosx= c ( trong đó a khác 0 hoặc b khác 0)

Ta xét các phương trình :

+(I): 2cosx+ 4= 0 ⇒ 2cosx = - 4 có a= 0; b=2 và c=- 4

⇒ (I) có là phương trình bậc nhất đối sinx và cosx.

+ (II). – 4sinx = 1 có a= -4; b= 0 và c= 1

⇒ (II) có là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx

+ (III). 2cos x- sinx= 2 có a= -1; b= 2 và c= 2

⇒ (III) có là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

+ (IV). sin² x + 2sinx – 3= 0 không có dạng:a. sinx+ b. cosx = c (với a ≠ 0 hoặc b ≠ 0)

⇒ (IV) không là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

(V) . 7sinx+ 14.sinx.cosx=0 ⇒ 7sinx(1+ 2cosx) = 0

Phương trình trên không có dạng: a.sinx + b.cosx= c nên (V) không là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

Chọn A.

Ví dụ 9. Cho phương trình sinx+ (m-1)cosx= 2m- 1. Tìm điều kiện của m để phương trình trên vô nghiệm.

A.

B.

C. – 1 < m < 2

D. - 2 ≤ m ≤ 1

Lời giải

Phương trình: sinx+ (m-1)cosx = 2m- 1 vô nghiệm khi và chỉ khi:

1² +(m-1)² < (2m- 1)²

⇒ 1+ m² – 2m+ 1 < 4m² - 4m+ 1

⇒ -3m² + 2m +1 < 0

Chọn A .

Ví dụ 10. Cho phương trình: (m-1).sinx+ cosx= m. Tìm điều kiện của m để phương trình đã cho vô nghiệm

A. m > 2

B. m < 2

C. m > 1

D. 1 < m < 2

Lời giải

Để phương trình: (m- 1). sinx+ cosx= m vô nghiệm thì:

(m-1)² +1² < m²

⇒ m² -2m+ 1 + 1² < m²

⇒ 2-2m < 0 ⇒ m > 1.

Chọn C.

Ví dụ 11: Cho phương trình: . Tìm m để phương trình có nghiệm.

A.

B.

C. Không có giá trị nào của m.

D. m ≥ 3

Lời giải

Chọn C.

Ví dụ 12. Phương trình nào sau đây vô nghiệm

A.2sinx- 10 cosx = 12

B. – sinx+ cosx= - 1

C. 2sinx= 2

D. –10 cosx+ 1=0

Lời giải

Xét phương án A: có a= 2; b= -10 và c= 12

⇒ a² + b² < c² (104 < 144)

⇒ Phương trình này vô nghiệm.

Chọn A.

Ví dụ 13: Tìm m để phương trình: 2sin² x+ m. sin2x = 2m vô nghiệm.

A.

B.

C.

D.

Lời giải

Ta có: 2sin² x + m. sin2x = 2m

⇒ 1- cos2x + m. sin 2x= 2m

⇒ m.sin 2x – cos2x = 2m- 1

Phương trình vô nghiệm khi và chỉ khi:

Chọn D.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1:Cho phương trình: 2m.sin2x – (m² + 2).cos² x+ 1= 0. Để phương trình có nghiệm thì giá trị thích hợp của tham số m là

A. m > 1 hoặc m < -2

B.- 2 ≤ m

C.- 1 ≤ m ≤ 2

D.

Câu 2:Tìm m để phương trình: sinx .cosx+ cos² x=m có nghiệm là

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Câu 3:Cho các phương trình sau:

(1).- sinx + 2√3 cosx= √15

(2). √5sin2x + 3cos2x = - 5

(3).√15 cosx= 4

(4). -2√2 sinx= 1

Hỏi có bao nhiêu phương trình vô nghiệm?

A. 0

B.2

C. 1

D.3

Câu 4:Phương trình nào sau đây vô nghiệm

A. - 4sinx + 4 cosx = 4

B. – sinx + 10cosx= 11

C. -100sinx= 50

D. 48cosx+ 1=0

Câu 5:Phương trình nào sau đây vô nghiệm:

A. √2 sinx-√2 cosx=2.

B.√19 sin3x- 9cos3x=9.

C. cos(x-π/3)= 3π

D. cos( x-10⁰) + 2sin(x-10⁰) = 1

Câu 6:Cho phương trình 2sinx+m.cosx= 3. Tìm điều kiện của m để phương trình trên có nghiệm?

A.

B.

C. -√3 ≤ m ≤ √3

D. -√5 ≤ m ≤ √5

Câu 7:Cho phương trình: 2m.sinx+ (m+ 1).cosx = 2√2. Tìm điều kiện của m để phương trình có nghiệm?

A.

B. m ≤ 2;m ≥ 3

C.

D. 2 ≤ m ≤ 3

Câu 8: Cho phương trình sinx- 3mcosx= 3m. Tìm điều kiện của m để phương trình trên vô nghiệm.

A.

B.

C. – 2 < m < 1

D. Đáp án khác

Câu 9: Cho phương trình: 2sinx+ (2-m) cosx= m. Tìm điều kiện của m để phương trình đã cho vô nghiệm

A. m < 2

B. m > 2

C. m > 1

D. 1 < m < 2

Câu 10:Cho các phương trình sau:

(I). – 4sinx + 2= 0

(II). 10cosx = 0

(III). – 4cosx + 2sinx= 1

(IV). 2sin² x - 12sinx + 9= 0

(V) . -2sinx - 2.sinx.cosx=0

Hỏi có bao nhiêu phương trình là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx .

A. 3

B. 1

C. 2

D. 4

Câu 11:Tìm phương trình không phải là phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx.

A. sinx + cosx= 0

B. – 10sinx = 0

C. 8- cosx =0

D. 2sin2x + cosx = 1

Câu 12:Cho các phương trình:

(I). 10sinx- cos x= 2

(II). - 3sinx = 2.

(III). 2sinx - 6cosx= 8

(IV) . 2cosx= 3

Hỏi có bao nhiêu phương trình có nghiệm.

A. 1

B.2

C. 3

D.4