trigonometry (chapters 4-5) – sample test #1

24
Trigonometry (Chapters 45) – Sample Test #1 First, a couple of things to help out: Page 1 of 24

Upload: ngoquynh

Post on 28-Jan-2017

254 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry(Chapters4‐5)–SampleTest#1

 

First, a couple of things to help out: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 1 of 24

Page 2: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

√4 25 √29 

Use periodic properties of the trigonometric functions to find the exact value of the expression. 

1. cos cos 2 cos  

2. sin sin 4 sin √ 

3. cot cot 2 cot  

√ 

√ 

Sin t and cos t are given. Use identities to find the indicated value. Where necessary, rationalize 

denominators. 

4. sin √ , cos .  Find sec . 

Nothing fancy here.  We don’t even need a drawing.    sec  

and cos t is given. Use the Pythagorean identity     to find sin t. 

5. cos √ 

sin cos 1  ⇒     sin √ 1 

             sin 1 

             sin   in Q1        ⇒     

√ 

Find a cofunction with the same value as the given expression. 

6. sin cos  

7. csc 52° sec 90° 52° °  

Find all six trig functions for the angle  . 

8.  

   

√     

√   

√ 

     √

 

Use the unit circle or the chart 

at the front of this packet. 

sin cos 90°     cos sin 90°  

tan cot 90°     cot tan 90°  

sec csc 90°     csc sec 90°  

Page 2 of 24

Page 3: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

A point on the terminal side of angle   is given. Find the exact value of the six trigonometric 

functions of  . 

9. 2, 3  

 

 

 

Solve the problem. 

10.   A straight trail with a uniform inclination of 16° leads from a lodge at an elevation of 500 feet to 

a mountain lake at an elevation of 8,300 feet. What is the length of the trail (to the nearest foot)? 

 

 

 

 

11.   A building 200 feet tall casts a 90 foot long shadow. If a person looks down from the top of the 

building, what is the measure of the angle between the end of the shadow and the vertical side of 

the building (to the nearest degree)? (Assume the person's eyes are level with the top of the 

building.)  

 

 

 

 

Find the exact value of the indicated trigonometric function of  . 

12.   

 

 

 

√    

√   

√ 

     √

 

sin 16°7,800

 

7,800sin 16°

, ft. 

The key on this type of problem is to draw the correct triangle.  Notice that 

sin 0 , tan 0.  Therefore   is in  3. 

Notice that the horizontal leg must have length:   3 2 √5. 

Then,  sec  √

√ 

tan x°90200

0.45 

tan 0.45 ° 

 

The height of the triangle 

is found by measuring the 

distance between the 

lake and the lodge.   

8,300 500 7,800. 

Page 3 of 24

Page 4: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

13.  

 

 

 

 

 

Use reference angles to find the exact value of the expression. Do not use a calculator. 

14.  sin  

 

 

 

 

 

15.  sec  

 

 

 

 

 

16.  csc 660°  

 

 

 

Notice that cot 0 , cos 0.  Therefore   is in  2. 

The hypotenuse has length:   4 9 √97. 

Then,  csc  √

 

sin43

sin3

√ 

I like to draw the given angle so I can visualize the reference 

angle and the quadrant it is in.   

 terminates in Q3.  The reference angle is   .  

The sine function is negative in Q3.  So, 

sec54

sec4

1

cos 4

√  

 terminates in Q2.  The reference angle is   . 

The secant (and cosine) functions are negative in Q3.  So, 

csc 660° csc 60°1

sin 60°2

√3

√ 

The given angle terminates in Q4.  The reference angle is  

720° 660° 60°.  Also, the cosecant (and sine) functions are negative in Q4.  So, 

 

Page 4 of 24

Page 5: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

The sine and cosecant functions are inverses.  So: 

sin1

cscand csc

1sin

 

The cosine and secant functions are inverses.  So: 

cos1

secand sec

1cos

 

The tangent and cotangent functions are inverses.  So: 

tan1

cotand cot

1tan

 

Graphs of Trigonometric Functions 

Six Functions – Reference Guide  

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 5 of 24

Page 6: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

Graph the function. 

17.   3 sin 3     Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.   3 sin    Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Characteristic     

Amplitude  | |  1  3 

Period    2   2 323

 

Phase Shift    0  0 

Vertical Shift    0  0 

Characteristic     

Amplitude  | |  1  3 

Period    2   2 1 2  

Phase Shift    0 /4

Vertical Shift    0  0 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Page 6 of 24

Page 7: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

19. sin    Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.   3 cos       Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Characteristic     

Amplitude  | |  1  1/3 

Period    2   2 1 2  

Phase Shift    0   

Vertical Shift    0  0 

Characteristic     

Amplitude  | |  1  3 

Period    2   212

4  

Phase Shift    0  0 

Vertical Shift    0  0 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Page 7 of 24

Page 8: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

21. 3 cos 3     Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.   tan       Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Characteristic     

Amplitude  | |  1  3 (negative) 

Period    2   2 323

 

Phase Shift    0  /3 

Vertical Shift    0  0 

Characteristic     

Stretch  | |  1  1 (negative) 

Period      1  

Phase Shift    0   

Vertical Shift    0  0 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Page 8 of 24

Page 9: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

23. 4 cot 3       Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24. 3 sec       Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Characteristic     

Stretch  | |  1  4 

Period      313

 

Phase Shift    0  0 

Vertical Shift    0  0 

Characteristic     

Stretch  | |  1  3 

Period    2   2 1 2  

Phase Shift    0  0 

Vertical Shift    0  0 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Page 9 of 24

Page 10: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

25. 4 csc       Standard Form:    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Find the exact value of the expression.  

Use the unit circle or the chart at the front of this packet.  

26.  sin √ 

27.  cos √ 

28. cos 1  

29. tan √ 

Characteristic     

Stretch  | |  1  4 (negative) 

Period    2   2 1 2  

Phase Shift    0  /4 

Vertical Shift    0  0 

Note:  the problem 

does not require us 

to show the parent 

function.  I show it 

for comparison 

purposes only. 

Know where the primary values for the 

inverse trig functions are defined. 

sin θ  is defined in Q1 and Q4. 

cos θ  is defined in Q1 and Q2. 

tan θ  is defined in Q1 and Q4. 

Page 10 of 24

Page 11: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

Find the exact value of the expression, if possible. Do not use a calculator. 

30.  tan tan  

The angle     is in Q2, but tangent is defined only in Q1 and Q4.  Further, tan 0 in Q2.   

So we seek the angle in Q4, where tangent is also  0, with the same tangent value as   .   

Recall that the tangent function has a period of   radians.  Then, 

tan tan   

 

Use a sketch to find the exact value of the expression. 

31.  cot sin √ 

First, calculate the horizontal leg of the triangle:   61 5√61 6√61.   Then draw. 

 

 

 

 

 

32.   cot sin √ 

First, calculate the horizontal leg of the triangle:   2 √2 √2.   Then draw. 

 

 

 

 

   

Based on the diagram, then, 

cot sin √ cot θ √

√  

Based on the diagram, then, 

cot sin √ cot θ √

√1  

Page 11 of 24

Page 12: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

Use a right triangle to write the expression as an algebraic expression. Assume that x is positive and in the domain of the given inverse trigonometric function. 

33.  cos tan  

Since the tangent value is  , let’s set up a triangle with the side opposite θ equal to  , and the 

side adjacent to θ equal to 1.  The hypotenuse, then is √ 1.  

 

 

 

 

34. sin sec√

 

The cosine of the angle is √

, so let’s set up a triangle with the side adjacent to θ equal to  , 

and the hypotenuse equal to √ 9.  The side opposite θ, then, would be 3 in order to have a right triangle.   

 

 

 

 

35.  cos sin  

The sine of the angle is   , so let’s set up a triangle with the side opposite θ equal to 3, and the 

hypotenuse equal to 5.  The side adjacent to θ, then, would be 4 in order to have a right triangle.   

   

cos tan cos θ1

√ 1

√ 

Then, 

Then, 

 sin sec√

sin θ√

 

Then, 

 cos sin cos θ  

Page 12 of 24

Page 13: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

Find the exact value of the expression, if possible. Do not use a calculator. 

36. sin sin  

The angle     is in Q2, but sine is defined only in Q1 and Q4.  Further, sin 0 in Q2.   

So we seek the angle in Q1, where sine is also  0 with the same tangent value as   .   

sin sin   

Solve the right triangle shown in the figure. Round lengths to one decimal place and express angles to the nearest tenth of a degree.   

37. a = 3.8 cm, b = 2.4 cm  

√3.8 2.4 .            ∠ tan .

.. ° 

∠ 90° 57.7° . ° 

38.  a = 3.3 in, A = 55.1° 

sin 55.1°3.3

3.3sin 55.1°

.  

tan 55.1°3.3

3.3tan 55.1°

.  

∠ 90° 55.1° . ° 

Using a calculator, solve the following problems. Round your answers to the nearest tenth. 

39. A ship is 50 miles west and 31 miles south of a harbor. What bearing should the Captain set to sail directly to harbor?  

        

φ 90° 31.8° 58.2° 

. °

θ tan 31.8°   

Page 13 of 24

Page 14: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

40. A boat leaves the entrance of a harbor and travels 16 miles on a bearing of N 22° E.  How many miles north and how many miles east from the harbor has the boat traveled? 

 

 

 

 

 

CHAPTER 5 

Complete the identity. 

41. ? 

A) 1 + cot x   B) sin x tan x     C) sec x csc x     D) ‐2 tan2 x 

sincos

cossin

 

sinsin

∙sincos

cossin

∙coscos

 

sin cossin cos

 

1sin cos

csc sec  

  42. tan cot cos ?

A) ‐ sec2 x    B) 1 ‐ sin x     C) 0      D) 1 

tan cot cos  

sincos

∙cossin

cos  

sincos

∙cossin

sincos

∙ cos  

     AnswerB 

16 ∙ cos 68° .  

16 ∙ sin 68° .  

θ 90° 22° 68°   

Page 14 of 24

Page 15: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

43. ? 

A) 1 ‐ sec x csc x     B) 2 ‐ sec x csc x   C) 2 + sec x csc x   D) sec x csc x 

cos sincos

sin cos

sin 

sinsin

∙cos sin

cos

sin cossin

∙coscos

 

sin cos sin sin cos cossin cos

 

2sin cos sin cossin cos

2sin cos 1sin cos

 

21

sin cos 2 csc sec  

 

  44. cos (α + β) + cos (α ‐ β) = ? 

A) sin β cos α         B) 2cos α cos β            C) 2sin α cos β     D) cos α cos β 

cos cos  

cos cos sin sin cos cos sin sin  

2 cos cos AnswerB

 

45.

A) cot α + cot β     B) tan β + tan α   C) ‐tan α + cot β   D) tan α + tan β 

sincos cos

sin cos sin cos

cos cos

sin cos cos cos

sin coscos cos

 

sincos

sincos

 

Page 15 of 24

Page 16: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

46. ? 

A) cos2 x       B) sin2 x     C) tan x     D) cot x 

1 cos 2sin 2

1 2 cos 12 sin cos

2 cos2 sin cos

cossin

 

 

47. sin ? 

A) ‐cos x     B) ‐sin x     C) sin x     D) cos x 

We might be tempted to use the angle addition formula for sin  to solve this, but the form 

of the formula indicates that we would likely be barking up the wrong tree.  So, the question boils 

down to which of the answers provided is correct.   

A look at the graphs of the sine and cosine functions reveals that the cosine function is, in fact, 

equal to the sine function with a phase shift of   (i.e.,   to the left).  Therefore the correct 

solution is:            AnswerD.   

 

Find the exact value by using a sum or difference identity. 

sin sin cos sin cos  

sin sin cos sin cos  

cos cos cos sin sin  

48. sin 215° 95° sin 210° 90°  

sin 210° cos 90° sin 90° cos 210°12

0 1√32

√ 

 

49. sin 165° sin 120° 45°  

sin 120° cos 45° sin 45° cos 120°√32

√22

√22

12

√ √ 

 

50. cos 285° cos 240° 45°  

cos 240° cos 45° sin 240° sin 45°12

√22

√32

√22

√ √ 

Page 16 of 24

Page 17: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

Find the exact value of the expression. 

51. sin265°cos25° cos265°sin25° sin 265° 25° sin 240° √ 

52. cos sin cos sin sin sin  

53. sin185°cos65° cos185°sin65° sin 185° 65° sin 120° √

 

Use the figure to find the exact value of sin 2 , cos 2 , and tan 2 . 

sin 2 2sin cos         cos 2 cos sin   tan 2     

54.

 

 

 

55.

 

 

 

 

Use the given information to find the sin 2 , cos 2 , and tan 2 .

56. sin ,  and   lies in quadrant I

sin 2 2 sin cos 2 ∙725

∙2425

 

cos 2 cos sin 2425

725

 

tan 2sin 2cos 2

 

sin 2 2 sin cos 2 ∙1213

∙513

 

cos 2 cos sin 513

1213

 

tan 2sin 2cos 2

 

sin 2 2 sin cos 2 ∙45∙35

 

cos 2 cos sin 35

45

 

tan 2sin 2cos 2

 

Page 17 of 24

Page 18: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

57. tan ,  and   lies in quadrant III

 

Write the expression as the sine, cosine, or tangent of a double angle. Then find the exact value of 

the expression.

58. 2sin120°cos120° sin 2 ∙ 120° ° √

59.      tan 2 ∙ 58

 

Find all solutions of the equation.

60.  2sin √3 0

2 sin √3 

sin√32

 

   

sin 2 2 sin cos 2 ∙1517

∙817

 

cos 2 cos sin 817

1517

 

tan 2sin 2cos 2

 

The drawing at left illustrates the two 

angles in  0, 2  for which sin √ .  To 

get all solutions, we need to add all 

integer multiples of 2  to these solutions.  

So,  

∈ ∪  

Page 18 of 24

Page 19: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

61. tan sec 2 tan  

tan sec 2 tan 0       sec 2 0 

tan sec 2 0        sec 2 

tan 0or sec 2 0      cos  

0          2      or    2  

Collecting the various solutions,   ∈ ∪ ∪  

Note: the solution involving the tangent function has two answers in the interval  0, 2 .  

However, they are   radians apart, as most solutions involving the tangent function are.  

Therefore, we can simplify the answers by showing only one base answer and adding  , instead 

of showing two base answers that are   apart, and adding 2  to each.   

For example, the following two solutions for tan 0 are telescoped into the single solution given above: 

  0 2 … , 4 , 2 , 0, 2 , 4 , …  

2 … , 3 , , , 3 , 5 …  

 

Solve the equation on the interval [0, 2 ). 

62. sin 4 √ 

When working with a problem in the interval  0, 2  that involves a function of  , it is useful to 

expand the interval to  0, 2  for the first steps of the solution.  

So, we want all solutions to  sin √  where   4   is an angle in the interval   0, 8 .  Note 

that, beyond the two solutions suggested by the diagram, additional solutions are obtained by 

adding multiples of 2  to those two solutions. 

 

 

 

 

 

 

0 … , 2 , , 0, , 2 , …  

43,23,73,83,133

,143

,193

,203

 

12,212

,712

,812

,1312

,1412

,1912

,2012

 

, , , , , , ,  

Using the diagram at left, we get the following solutions:

Then, dividing by 4, we get: 

And simplifying, we get: Note that there are 8 solutions because the usual number of 

solutions (i.e., 2) is increased by a factor of  4. 

Page 19 of 24

Page 20: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

63. cos 2 √ 

So, we want all solutions to  cos √  where   2   is an angle in the interval   0, 4 .  Note 

that, beyond the two solutions suggested by the diagram, additional solutions are obtained by 

adding 2  to those two solutions. 

 

 

 

 

 

 

 

 

64. cos 2cos 1 0 

The trick on this problem is to replace the trigonometric function, in this case, cos , with a 

variable, like  , that will make it easier to see how to factor the expression.  If you can see how to 

factor the expression without the trick, by all means proceed without it. 

Let  cos , and our equation becomes:  2 1 0. 

This equation factors to get:       1 0 

Substituting cos  back in for   gives:    cos 1 0 

And finally:          cos 1 0⇒ cos 1 

The only solution for this on the interval  0, 2  is:       

 

65. cos sin  

This problem is most easily solved by inspection.  Where are the cosine and sine functions equal?  

At the angles with a reference angle of    in Q1 and Q3.   

Therefore,   ,  

Another method that can be used to solve this kind of problem is shown in the solution to 

Problem 66, below. 

26,116

,136

,236

 

, , ,  

Using the diagram at left, we get the following solutions:

Then, dividing by 2, we get: 

We cannot simplify these solutions any further. Note that there are 4 solutions because the usual number of 

solutions (i.e., 2) is increased by a factor of  2. 

Page 20 of 24

Page 21: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

66. sin cos 0 

sin cos sin cos 0 

 

sin cos 0      or  sin cos 0 

sin cos     sin cos  

tan 1      tan 1 

,       ,  

, , ,  

 

67. sin sin 0 

sin sin 1 0  

sin 0         or  sin 1 0 

0, π    sin 1 

       

, ,  

 

68. tan sin tan  

tan sin tan 0 

tan sin 1 0 

 

tan 0   or  sin 1 0 

0, π    sin 1 

             

,  

In this problem, we take a different 

approach to solving  sin cos , 

which could, as in Problem 65, above, 

be solved by inspection.  Since sin  

and cos  are never both zero, we can 

divide both sides by cos  to get the 

resulting tan  equations. 

While   is a solution to the equation 

sin 1,  tan   is undefined at   , 

so     is not a solution to this equation. 

Be extra careful when dealing with functions 

other than sine and cosine, because there are 

values at which these functions are undefined. 

Page 21 of 24

Page 22: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

69. cos 2 cos sin 0 

cos 1 2 sin 0 

 

cos 0         or  1 2 sin 0 

,     sin  

        ,  

, , ,  

 

 

70. cos 2 √2 cos 2  

2cos 2 √2 

cos 2√22 

Recall that working with a problem in the interval  0, 2  that involves a function of  , it is 

useful to expand the interval to  0, 2  for the first steps of the solution.  

So, we want all solutions to  cos √  where   2   is an angle in the interval   0, 4 .  Note 

that, beyond the two solutions suggested by the diagram, additional solutions are obtained by 

adding 2  to those two solutions. 

 

 

 

 

 

 

 

24,74,94,154

 

, , ,  

Using the diagram at left, we get the following solutions:

Then, dividing by 2, we get: 

We cannot simplify these answers any further. 

Note that there are 4 solutions because the usual number of 

solutions (i.e., 2) is increased by a factor of  2. 

Page 22 of 24

Page 23: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

71. 2 cos sin 2 0 

2 cos sin 2 0 

2 1 sin sin 2 0 

2 2 sin sin 2 0 

2 sin sin 0 

sin 2 sin 1 0 

 

sin 0        or  2 sin 1 0 

0, π    sin      

        ,  

, , ,  

 

 

72. cos cos 1 

The following formulas will help us solve this problem. 

cos cos cos sin sin          cos cos cos sin sin  

cos3

cos3

cos cos3 sin sin

3 cos cos

3 sin sin

3 1 

2cos cos3

2cos ∙ 1   

cos 1      

 

 

When an equation contains more 

than one function, try to convert it to 

one that contains only one function. 

Page 23 of 24

Page 24: Trigonometry (Chapters 4-5) – Sample Test #1

Trigonometry (Chapters 4‐5) – Sample Test #1 

  

 

Use a calculator to solve the equation on the interval [0, 2 ). Round the answer to two decimal places. 

73. cos .74 

0.738 radians  (by calculator) 

2 .738 6.283 .738 5.545 radians 

Rounding to 2 decimal places gives:   . , .   

 

 

Use a calculator to solve the equation on the interval [0, 2 ). Round to the nearest hundredth of a 

radian. 

74. sin 2 sin 0 

sin 2 sin 0 

2 sin cos sin 0 

sin 2 cos 1 0 

 

sin 0        or  2 cos 1 0 

0, π    cos      

          ,  

0,3, ,

5π3 

Rounding to the nearest hundredth of a radian gives:     , . , . , .   

 

 

Page 24 of 24