Ответ:
Решение:
Раздел А
- 1) Дано: \( \sin \alpha = \frac{\sqrt{3}}{2} \), \( \cos \alpha > 0 \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (\frac{\sqrt{3}}{2})^2 = 1 - \frac{3}{4} = \frac{1}{4} \). Так как \( \cos \alpha > 0 \), то \( \cos \alpha = \frac{1}{2} \). Ответ: \( \cos \alpha = \frac{1}{2} \).
- 2) Дано: \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{2}}{2} \), \( \sin \alpha < 0 \). Найти: \( \sin \alpha \). Решение: \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - (- \frac{\sqrt{2}}{2})^2 = 1 - \frac{2}{4} = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2} \). Так как \( \sin \alpha < 0 \), то \( \sin \alpha = -\frac{1}{\sqrt{2}} = -\frac{\sqrt{2}}{2} \). Ответ: \( \sin \alpha = -\frac{\sqrt{2}}{2} \).
- 3) Дано: \( \sin \alpha = -\frac{1}{2} \), \( -\pi < \alpha < 0 \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (- \frac{1}{2})^2 = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4} \). Так как \( -\pi < \alpha < 0 \) (III или IV четверть), а \( \sin \alpha < 0 \), то \( \cos \alpha \) может быть как положительным, так и отрицательным. По условию, \( -\pi < \alpha < 0 \), что означает III и IV четверти. В III четверти \( \cos \alpha < 0 \), в IV четверти \( \cos \alpha > 0 \). Так как \( \sin \alpha < 0 \) и \( -\pi < \alpha < 0 \), то \( \alpha \) лежит в III или IV четверти. Но \( \sin \alpha < 0 \) верно для обеих четвертей. Недостаточно данных для однозначного определения знака \( \cos \alpha \). Если \( \alpha \) в III четверти, \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{3}}{2} \). Если \( \alpha \) в IV четверти, \( \cos \alpha = \frac{\sqrt{3}}{2} \). Предполагая, что \( \alpha \) может быть в любой из этих четвертей, но для однозначности, примем \( \alpha = -\frac{\pi}{6} \) (IV четв.) или \( \alpha = -\frac{5\pi}{6} \) (III четв.). Если \( \alpha = -\frac{\pi}{6} \), \( \cos \alpha = \frac{\sqrt{3}}{2} \). Если \( \alpha = -\frac{5\pi}{6} \), \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{3}}{2} \). Так как \( -\pi < \alpha < 0 \), и \( \sin \alpha = -1/2 \), то \( \alpha = -5\pi/6 \) или \( \alpha = -\pi/6 \). В первом случае \( \cos \alpha = -\sqrt{3}/2 \), во втором \( \cos \alpha = \sqrt{3}/2 \). Оставим оба варианта. Ответ: \( \cos \alpha = \pm \frac{\sqrt{3}}{2} \).
- 4) Дано: \( \cos \alpha = \frac{3}{5} \), \( \sin \alpha > 0 \). Найти: \( \sin \alpha \). Решение: \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - (\frac{3}{5})^2 = 1 - \frac{9}{25} = \frac{16}{25} \). Так как \( \sin \alpha > 0 \), то \( \sin \alpha = \frac{4}{5} \). Ответ: \( \sin \alpha = \frac{4}{5} \).
- 5) Дано: \( \cos \alpha = -\frac{4}{5} \), \( \sin \alpha < 0 \). Найти: \( \sin \alpha \). Решение: \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - (- \frac{4}{5})^2 = 1 - \frac{16}{25} = \frac{9}{25} \). Так как \( \sin \alpha < 0 \), то \( \sin \alpha = -\frac{3}{5} \). Ответ: \( \sin \alpha = -\frac{3}{5} \).
- 6) Дано: \( \sin \alpha = \frac{1}{3} \), \( -3\pi < \alpha < -2\pi \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (\frac{1}{3})^2 = 1 - \frac{1}{9} = \frac{8}{9} \). Интервал \( -3\pi < \alpha < -2\pi \) соответствует II четверти. В II четверти \( \cos \alpha < 0 \). \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{8}}{3} = -\frac{2\sqrt{2}}{3} \). Ответ: \( \cos \alpha = -\frac{2\sqrt{2}}{3} \).
- 7) Дано: \( \sin \alpha = \frac{3}{5} \), \( 4\pi < \alpha < 5\pi \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (\frac{3}{5})^2 = 1 - \frac{9}{25} = \frac{16}{25} \). Интервал \( 4\pi < \alpha < 5\pi \) соответствует I и II четвертям. Так как \( \sin \alpha = \frac{3}{5} > 0 \), \( \alpha \) может быть в I или II четверти. В I четверти \( \cos \alpha > 0 \), во II четверти \( \cos \alpha < 0 \). Ответ: \( \cos \alpha = \pm \frac{4}{5} \).
- 8) Дано: \( \sin \alpha = 1 \). Найти: \( \cos \alpha \), \( \text{tg} \alpha \), \( \text{ctg} \alpha \). Решение: Если \( \sin \alpha = 1 \), то \( \alpha = \frac{\pi}{2} + 2\pi k \) для целого \( k \). При \( \alpha = \frac{\pi}{2} \), \( \cos \alpha = 0 \). \( \text{tg} \alpha \) и \( \text{ctg} \alpha \) не определены. Ответ: \( \cos \alpha = 0 \), \( \text{tg} \alpha \) и \( \text{ctg} \alpha \) не определены.
- 9) Дано: \( \sin \alpha = \frac{1}{5} \), \( 4\pi < \alpha < 5\pi \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (\frac{1}{5})^2 = 1 - \frac{1}{25} = \frac{24}{25} \). Интервал \( 4\pi < \alpha < 5\pi \) соответствует I и II четвертям. Так как \( \sin \alpha = \frac{1}{5} > 0 \), \( \alpha \) может быть в I или II четверти. В I четверти \( \cos \alpha > 0 \), во II четверти \( \cos \alpha < 0 \). Ответ: \( \cos \alpha = \pm \frac{\sqrt{24}}{5} = \pm \frac{2\sqrt{6}}{5} \).
- 10) Дано: \( \sin \alpha = 1 \), \( 0 < \alpha < \frac{5\pi}{2} \). Найти: \( \cos \alpha \), \( \text{tg} \alpha \), \( \text{ctg} \alpha \). Решение: Если \( \sin \alpha = 1 \), то \( \alpha = \frac{\pi}{2} \). В этом случае \( \cos \alpha = 0 \). \( \text{tg} \alpha \) и \( \text{ctg} \alpha \) не определены. Ответ: \( \cos \alpha = 0 \), \( \text{tg} \alpha \) и \( \text{ctg} \alpha \) не определены.
- 11) Дано: \( \sin \alpha = -\frac{4}{5} \), \( \cos \alpha > 0 \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (- \frac{4}{5})^2 = 1 - \frac{16}{25} = \frac{9}{25} \). Так как \( \cos \alpha > 0 \), то \( \cos \alpha = \frac{3}{5} \). Ответ: \( \cos \alpha = \frac{3}{5} \).
- 12) Дано: \( \text{ctg} \alpha = 3 \), \( \pi < \alpha < \frac{3\pi}{2} \). Найти: \( \sin \alpha \), \( \cos \alpha \), \( \text{tg} \alpha \). Решение: \( \text{tg} \alpha = \frac{1}{\text{ctg} \alpha} = \frac{1}{3} \). \( 1 + \text{ctg}^2 \alpha = \frac{1}{\sin^2 \alpha} \) => \( 1 + 3^2 = 10 = \frac{1}{\sin^2 \alpha} \) => \( \sin^2 \alpha = \frac{1}{10} \). Так как \( \pi < \alpha < \frac{3\pi}{2} \) (III четверть), \( \sin \alpha < 0 \). \( \sin \alpha = -\frac{1}{\sqrt{10}} = -\frac{\sqrt{10}}{10} \). \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - \frac{1}{10} = \frac{9}{10} \). В III четверти \( \cos \alpha < 0 \). \( \cos \alpha = -\frac{3}{\sqrt{10}} = -\frac{3\sqrt{10}}{10} \). Ответ: \( \text{tg} \alpha = \frac{1}{3} \), \( \sin \alpha = -\frac{\sqrt{10}}{10} \), \( \cos \alpha = -\frac{3\sqrt{10}}{10} \).
- 13) Дано: \( \text{tg} \alpha = -\frac{1}{2} \), \( \cos \alpha > 0 \). Найти: \( \sin \alpha \), \( \text{ctg} \alpha \). Решение: \( \text{ctg} \alpha = \frac{1}{\text{tg} \alpha} = -2 \). \( 1 + \text{tg}^2 \alpha = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( 1 + (- \frac{1}{2})^2 = 1 + \frac{1}{4} = \frac{5}{4} = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( \cos^2 \alpha = \frac{4}{5} \). Так как \( \cos \alpha > 0 \), то \( \cos \alpha = \frac{2}{\sqrt{5}} = \frac{2\sqrt{5}}{5} \). \( \sin \alpha = \text{tg} \alpha \cdot \cos \alpha = -\frac{1}{2} \cdot \frac{2}{\sqrt{5}} = -\frac{1}{\sqrt{5}} = -\frac{\sqrt{5}}{5} \). Ответ: \( \text{ctg} \alpha = -2 \), \( \sin \alpha = -\frac{\sqrt{5}}{5} \).
- 14) Дано: \( \text{ctg} \alpha = -1 \), \( \cos \alpha > 0 \). Найти: \( \sin \alpha \), \( \text{tg} \alpha \). Решение: Если \( \text{ctg} \alpha = -1 \), то \( \alpha = -\frac{\pi}{4} + \pi k \). Если \( \cos \alpha > 0 \), то \( \alpha \) в I или IV четверти. \( \alpha = -\frac{\pi}{4} \) (IV четверть). \( \text{tg} \alpha = \frac{1}{\text{ctg} \alpha} = -1 \). \( \sin \alpha = \text{tg} \alpha \cdot \cos \alpha = -1 \cdot \cos \alpha \). \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha \). \( \cos \alpha = \frac{1}{\sqrt{1 + \text{tg}^2 \alpha}} = \frac{1}{\sqrt{1 + (-1)^2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2} \). \( \sin \alpha = -1 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = -\frac{\sqrt{2}}{2} \). Ответ: \( \text{tg} \alpha = -1 \), \( \sin \alpha = -\frac{\sqrt{2}}{2} \).
- 15) Дано: \( \text{tg} \alpha = 2 \), \( 90^{\circ} < \alpha < 270^{\circ} \). Найти: \( \sin \alpha \), \( \cos \alpha \), \( \text{ctg} \alpha \). Решение: \( \text{ctg} \alpha = \frac{1}{\text{tg} \alpha} = \frac{1}{2} \). \( 1 + \text{tg}^2 \alpha = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( 1 + 2^2 = 5 = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( \cos^2 \alpha = \frac{1}{5} \). \( 90^{\circ} < \alpha < 270^{\circ} \) означает II и III четверти. \( \text{tg} \alpha = 2 > 0 \) значит \( \alpha \) в III четверти. В III четверти \( \cos \alpha < 0 \) и \( \sin \alpha < 0 \). \( \cos \alpha = -\frac{1}{\sqrt{5}} = -\frac{\sqrt{5}}{5} \). \( \sin \alpha = \text{tg} \alpha \cdot \cos \alpha = 2 \cdot (-\frac{1}{\sqrt{5}}) = -\frac{2}{\sqrt{5}} = -\frac{2\sqrt{5}}{5} \). Ответ: \( \text{ctg} \alpha = \frac{1}{2} \), \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{5}}{5} \), \( \sin \alpha = -\frac{2\sqrt{5}}{5} \).
Раздел Б
- 1) Дано: \( \sin \alpha = \frac{1}{2} \), \( \cos \alpha > \frac{1}{2} \). Найти: \( \alpha \). Решение: Если \( \sin \alpha = \frac{1}{2} \), то \( \alpha = \frac{\pi}{6} + 2\pi k \) или \( \alpha = \frac{5\pi}{6} + 2\pi k \). Если \( \cos \alpha > \frac{1}{2} \), то \( \alpha \) должна быть в I четверти. \( \alpha = \frac{\pi}{6} \). Ответ: \( \alpha = \frac{\pi}{6} \).
- 2) Дано: \( \sin \alpha = \frac{1}{3} \), \( \sin \alpha \cos \alpha > 0 \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: Так как \( \sin \alpha = \frac{1}{3} > 0 \) и \( \sin \alpha \cos \alpha > 0 \), то \( \cos \alpha > 0 \). \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (\frac{1}{3})^2 = 1 - \frac{1}{9} = \frac{8}{9} \). Так как \( \cos \alpha > 0 \), то \( \cos \alpha = \frac{\sqrt{8}}{3} = \frac{2\sqrt{2}}{3} \). Ответ: \( \cos \alpha = \frac{2\sqrt{2}}{3} \).
- 3) Дано: \( \sin \alpha = -\frac{2}{3} \), \( \frac{1}{\cos \alpha} < 1 \). Найти: \( \cos \alpha \). Решение: \( \cos^2 \alpha = 1 - \sin^2 \alpha = 1 - (- \frac{2}{3})^2 = 1 - \frac{4}{9} = \frac{5}{9} \). \( \cos \alpha = \pm \frac{\sqrt{5}}{3} \). Условие \( \frac{1}{\cos \alpha} < 1 \) означает, что \( \cos \alpha \) отрицателен и \( |\cos \alpha| > 1 \) (что невозможно) или \( \cos \alpha \) положителен и \( \cos \alpha > 1 \) (что невозможно). Если \( \frac{1}{\cos \alpha} < 1 \), то \( 1 - \frac{1}{\cos \alpha} > 0 \). Рассматриваем два случая: а) \( \cos \alpha > 0 \). Тогда \( 1 < \cos \alpha \) - невозможно. б) \( \cos \alpha < 0 \). Тогда \( 1 > \cos \alpha \) (верно) и \( \cos \alpha \) должен быть отрицателен. Из \( \cos \alpha = \pm \frac{\sqrt{5}}{3} \), выбираем отрицательное значение: \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{5}}{3} \). Ответ: \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{5}}{3} \).
- 4) Дано: \( \cos \alpha = 0 \), \( 6\pi < \alpha < -4,8\pi \). Найти: \( \alpha \). Решение: \( \cos \alpha = 0 \) => \( \alpha = \frac{\pi}{2} + \pi k \). \( 6\pi < \alpha < -4,8\pi \) - это некорректное условие, так как \( 6\pi \) больше, чем \( -4,8\pi \). Предполагается, что условие должно быть \( 6\pi < \alpha < 8\pi \) или \( -8\pi < \alpha < -6\pi \). Если \( -8\pi < \alpha < -6\pi \), то \( \alpha = -\frac{3\pi}{2} \) или \( \alpha = -\frac{7\pi}{2} \). Ответ: Некорректное условие.
- 5) Дано: \( \cos \alpha = \frac{1}{2} \), \( \sin \alpha > \frac{1}{2} \). Найти: \( \alpha \). Решение: Если \( \cos \alpha = \frac{1}{2} \), то \( \alpha = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi k \). Если \( \sin \alpha > \frac{1}{2} \), то \( \alpha \) лежит в интервале \( (\frac{\pi}{6} + 2\pi k, \frac{5\pi}{6} + 2\pi k) \). Учитывая \( \cos \alpha = \frac{1}{2} \), \( \alpha = \frac{\pi}{3} \) или \( \alpha = -\frac{\pi}{3} \). \( \alpha = \frac{\pi}{3} \) подходит, так как \( \sin(\frac{\pi}{3}) = \frac{\sqrt{3}}{2} > \frac{1}{2} \). \( \alpha = -\frac{\pi}{3} \) не подходит, так как \( \sin(-\frac{\pi}{3}) = -\frac{\sqrt{3}}{2} < \frac{1}{2} \). Ответ: \( \alpha = \frac{\pi}{3} \).
- 6) Дано: \( \cos \alpha = 1 \), \( |\alpha| < \frac{5\pi}{2} \). Найти: \( \alpha \). Решение: \( \cos \alpha = 1 \) => \( \alpha = 2\pi k \). Условие \( |\alpha| < \frac{5\pi}{2} \) => \( -\frac{5\pi}{2} < \alpha < \frac{5\pi}{2} \). Подходящие значения: \( \alpha = 0 \), \( \alpha = 2\pi \), \( \alpha = -2\pi \). Ответ: \( \alpha = 0, \pm 2\pi \).
- 7) Дано: \( \cos \alpha = -\frac{2}{3} \), \( \frac{1}{2} < \frac{1}{\sin \alpha} \). Найти: \( \sin \alpha \). Решение: \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - (- \frac{2}{3})^2 = 1 - \frac{4}{9} = \frac{5}{9} \). \( \sin \alpha = \pm \frac{\sqrt{5}}{3} \). Условие \( \frac{1}{2} < \frac{1}{\sin \alpha} \). а) Если \( \sin \alpha = \frac{\sqrt{5}}{3} > 0 \), то \( \frac{1}{2} < \frac{3}{\sqrt{5}} \) => \( \sqrt{5} < 6 \) (верно). б) Если \( \sin \alpha = -\frac{\sqrt{5}}{3} < 0 \), то \( \frac{1}{2} < \frac{1}{-\frac{\sqrt{5}}{3}} \) => \( \frac{1}{2} < -\frac{3}{\sqrt{5}} \) (неверно). Значит, \( \sin \alpha = \frac{\sqrt{5}}{3} \). Ответ: \( \sin \alpha = \frac{\sqrt{5}}{3} \).
- 8) Дано: \( \text{ctg} \alpha = -\frac{1}{7} \). Найти: \( \sin \alpha \), \( \cos \alpha \). Решение: \( \text{tg} \alpha = -7 \). \( 1 + \text{tg}^2 \alpha = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( 1 + (-7)^2 = 50 = \frac{1}{\cos^2 \alpha} \) => \( \cos^2 \alpha = \frac{1}{50} \). \( \cos \alpha = \pm \frac{1}{\sqrt{50}} = \pm \frac{1}{5\sqrt{2}} = \pm \frac{\sqrt{2}}{10} \). \( \sin^2 \alpha = 1 - \cos^2 \alpha = 1 - \frac{1}{50} = \frac{49}{50} \). \( \sin \alpha = \pm \frac{7}{\sqrt{50}} = \pm \frac{7}{5\sqrt{2}} = \pm \frac{7\sqrt{2}}{10} \). \( \text{ctg} \alpha = \frac{\cos \alpha}{\sin \alpha} = -\frac{1}{7} \). Если \( \cos \alpha = \frac{\sqrt{2}}{10} \), то \( \sin \alpha = -7 \cdot \frac{\sqrt{2}}{10} = -\frac{7\sqrt{2}}{10} \). Если \( \cos \alpha = -\frac{\sqrt{2}}{10} \), то \( \sin \alpha = -7 \cdot (-\frac{\sqrt{2}}{10}) = \frac{7\sqrt{2}}{10} \). Ответ: \( \sin \alpha = \pm \frac{7\sqrt{2}}{10}, \cos \alpha = \pm \frac{\sqrt{2}}{10} \) (знаки должны быть такими, чтобы \( \frac{\cos \alpha}{\sin \alpha} = -\frac{1}{7} \)).
