Identitas trigonometri dapat diartikan sebagai persamaan yang menghubungkan perbandingan trigonometri tertentu. Identitas trigonometri umumnya digunakan untuk mengubah ekspresi yang memuat perbandingan trigonometri menjadi bentuk lain yang lebih sederhana. Kesulitan memilih identitas merupakan masalah yang lazim ditemukan dalam pembelajaran karena kita dituntut untuk berpikir kritis dan kreatif dalam melakukan manipulasi bentuk. Di sekolah, submateri ini dipelajari saat kelas XI.
Quote by John von Neumann
Adapun identitas trigonometri yang dimaksud antara lain sebagai berikut.
Identitas Pythagoras
Identitas Jumlah & Selisih Sudut
Identitas Jumlah & Selisih Fungsi
$$\begin{aligned} \text{sayang} + \text{sayang} & = \text{semakin cinta} \\ \text{sayang}-\text{sayang} & = \text{cinta sirna} \\ \text{cinta} + \text{cinta} & = \text{cenat cenut} \\ \text{cinta}-\text{cinta} & = \text{aduh sayang sekali} \end{aligned}$$Sebagai informasi, mnemonik adalah ungkapan yang dipakai untuk mempermudah mengingat suatu hal.
Identitas Sudut Ganda/Rangkap
Identitas Setengah Sudut
Identitas Perkalian
Sebagai bentuk latihan, berikut disajikan sejumlah soal beserta pembahasannya yang super lengkap mengenai penerapan (penggunaan) identitas trigonometri. Soal juga dapat diunduh dalam format PDF melalui tautan berikut: Download (PDF).
Baca: Soal dan Pembahasan – Perbandingan Trigonometri (Dasar)
Baca: Soal dan Pembahasan – Perbandingan Trigonometri Sudut Istimewa
Bagian Pilihan Ganda
Soal Nomor 1
Jika $\cos 2A = -\dfrac{7}{25}$ untuk $180^{\circ} \leq 2A \leq 270^{\circ}$, maka $\cdots \cdot$
A. $\sin A = \pm \dfrac45$
B. $\cos A = \dfrac35$
C. $\tan A = \dfrac43$
D. $\sin A = -\dfrac45$
E. $\csc A = \dfrac54$
Diketahui $\cos 2A = -\dfrac{7}{25}.$
Karena $180^{\circ} \leq 2A \leq 270^{\circ}$, maka dengan membagi $2$ pada ketiga ruasnya, diperoleh $90^{\circ} \leq A \leq 135^{\circ}.$
Jadi, $A$ berada di kuadran II.
Perhatikan bahwa $\cos 2A = 2 \cos^2 A-1$ sehingga kita peroleh
$\begin{aligned} \cos 2A & = -\dfrac{7}{25} \\ 2 \cos^2 A-1 & = -\dfrac{7}{25} \\ \cos^2 A & = \dfrac{9}{25} \\ \cos A & =- \dfrac35 \end{aligned}$
$\cos A$ bernilai negatif karena $A$ berada di kuadran II (ingat: SEMUA SINdikat TANgannya KOSong ).
Diketahui: $\text{sa} = 3$ dan $\text{mi} = 5$. Dengan pendekatan segitiga siku-siku dan rumus Pythagoras, diperoleh
$\text{de} = \sqrt{5^2-3^2} = 4.$
Dari sini, diperoleh
$\begin{aligned} \sin A & = \dfrac{\text{de}}{\text{mi}} = \dfrac45 \\ \tan A & = -\dfrac{\text{de}}{\text{sa}} = -\dfrac43 \\ \csc A & = \dfrac{\text{mi}}{\text{de}} = \dfrac54 \end{aligned}$
Perhatikan bahwa hanya $\sin$ dan kebalikannya, $\csc$, yang bernilai positif di kuadran II.
Berdasarkan uraian di atas, opsi jawaban yang tepat adalah E.
Soal Nomor 2
Jika diketahui $\sin A = \dfrac35$ dan $\cos B = -\dfrac35$ untuk $A$ dan $B$ terletak pada kuadran yang sama, maka nilai dari $\sin (2A+B) = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{7}{12}$ C. $\dfrac{5}{12}$ E. $\dfrac57$
B. $\dfrac45$ D. $\dfrac37$
Diketahui
$\sin A = \dfrac{\text{de}}{\text{mi}} = \dfrac35$ dan
$\cos B = \dfrac{\text{sa}}{\text{mi}} = – \dfrac35.$
Kuadran saat sinus sudut bernilai positif dan kosinus sudut bernilai negatif adalah kuadran II. Jadi, $A$ dan $B$ terletak di kuadran II.
Dengan menggunakan pendekatan segitiga siku-siku dan Teorema Pythagoras (Tripel Pythagoras: $3, 4, 5),$ kita peroleh
$\cos A = -\dfrac45$ dan $\sin B = \dfrac45.$
Selanjutnya, dengan menggunakan identitas jumlah sudut:
$\boxed{\begin{aligned} \sin (x + y) & = \sin x \cos y + \cos x \sin y \\ \sin 2x & = 2 \sin x \cos x \\ \cos 2x & = \cos^2 x-\sin^2 x \end{aligned}}$
diperoleh
$$\begin{aligned} \sin (2A+B) & = \sin 2A \cos B + \cos 2A \sin B \\ & = (2 \sin A \cos A) \cos B + (\cos^2 A-\sin^2 A) \sin B \\ & = 2 \cdot \dfrac35 \cdot \left(-\dfrac45\right) \cdot \left(-\dfrac35\right) + \left(\left(-\dfrac45\right)^2-\left(\dfrac35\right)\right)^2 \cdot \dfrac45 \\ & = \dfrac{72}{125} + \left(\dfrac{16}{25}-\dfrac{9}{25}\right) \cdot \dfrac45 \\ & = \dfrac{72}{125} + \dfrac{28}{125} \\ & = \dfrac{100}{125} = \dfrac45 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\sin (2A+B) = \dfrac45}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 3
Nilai dari $\cos 265^{\circ}-\cos 95^{\circ} = \cdots \cdot$
A. $-2$ C. $0$ E. $2$
B. $-1$ D. $1$
Gunakan identitas jumlah & selisih sudut.
$$\boxed{\cos A-\cos B = -2 \sin \dfrac12(A+B) \sin \dfrac12(A-B)}$$Dengan demikian, dapat kita tuliskan
$$\begin{aligned} \cos 265^{\circ}-\cos 95^{\circ} & = -2 \sin \dfrac12(265^{\circ}+95^{\circ}) \sin \dfrac12(265^{\circ}-95^{\circ}) \\ & = -2 \sin \dfrac12(360^{\circ}) \sin \dfrac12(170^{\circ}) \\ & = -2 \sin 180^{\circ} \sin 85^{\circ} \\ & = -2 \cdot 0 \cdot \sin 85^{\circ} \\ & = 0 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\cos 265^{\circ}-\cos 95^{\circ} = 0}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 4
Nilai dari $\sin 75^{\circ}-\sin 165^{\circ}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\dfrac14\sqrt2$ D. $\dfrac12\sqrt2$
B. $\dfrac14\sqrt3$ E. $-\dfrac12\sqrt2$
C. $\dfrac14\sqrt6$
Gunakan identitas jumlah & selisih sudut.
$$\boxed{\sin A-\sin B = 2 \cos \dfrac12(A+B) \sin \dfrac12(A-B)}$$Dengan demikian, dapat kita tuliskan
$$\begin{aligned} \sin 75^{\circ}-\sin 165^{\circ} & = 2 \cos \dfrac12(75^{\circ}+165^{\circ}) \sin \dfrac12(75^{\circ}-165^{\circ}) \\ & = 2 \cos \dfrac12(240^{\circ}) \sin \dfrac12(-90^{\circ}) \\ & = 2 \cos 120^{\circ} (-\sin 45^{\circ}) \\ & = 2 \cdot \left(-\dfrac12\right) \cdot \left(-\dfrac12\sqrt2\right) \\ & = \dfrac12\sqrt2 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\sin 75^{\circ}-\sin 165^{\circ} = \dfrac12\sqrt2}$
(Jawaban D)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Aplikasi Trigonometri
Soal Nomor 5
Diketahui $\cos x = \dfrac35$ untuk $0^{\circ} < x < 90^{\circ}$. Nilai dari $\sin 3x + \sin x = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{75}{125}$ D. $\dfrac{124}{125}$
B. $\dfrac{96}{125}$ E. $\dfrac{144}{125}$
C. $\dfrac{108}{125}$
Diketahui $\cos x = \dfrac35$ dengan $x$ berada di kuadran pertama.
Diketahui: $\text{sa} = 3$ dan $\text{mi} = 5$.
Dengan pendekatan segitiga siku-siku dan rumus Pythagoras, diperoleh
$\text{de} = \sqrt{5^2-3^2} = 4.$
Dari sini, diperoleh
$\sin x = \dfrac{\text{de}}{\text{mi}} = \dfrac45.$
Selanjutnya, gunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin A + \sin B & = 2 \sin \dfrac12(A+B) \cos \dfrac12(A-B) \\ \sin 2x & = 2 \sin x \cos x \end{aligned}}$$Kita akan memperoleh
$$\begin{aligned} \sin 3x + \sin x & = 2 \sin \dfrac12(3x+x) \cos \dfrac12(3x-x) \\ & = 2 \sin 2x \cos x \\ & = 2(2 \sin x \cos x) \cos x \\ & = 4 \sin x \cos^2 x \\ & = 4 \cdot \dfrac45 \cdot \left(\dfrac35\right)^2 \\ & = \dfrac{144}{125} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\sin 3x + \sin x = \dfrac{144}{125}}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 6
Diketahui $\sin A + \sin B = 1$ dan $\cos A + \cos B = \dfrac{\sqrt5}{\sqrt3}$. Nilai $\cos (A-B)=\cdots \cdot$
A. $1$ C. $\dfrac12\sqrt2$ E. $\dfrac13$
B. $\dfrac12\sqrt3$ D. $\dfrac12$
Gunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin^2 x + \cos^2 x & = 1 \\ \cos (A-B) &= \cos A \cos B + \sin A \sin B \end{aligned}}$$Diketahui $\sin A + \sin B = 1.$
Kuadratkan kedua ruas,
$\begin{aligned} (\sin A + \sin B)^2 & = 1^2 \\ \color{blue}{\sin^2 A + 2 \sin A \sin B + \sin^2 B} & \color{blue}{= 1} \end{aligned}$
Diketahui $\cos A+ \cos B = \dfrac{\sqrt5}{\sqrt3}.$
Kuadratkan kedua ruas,
$$\begin{aligned} (\cos A + \cos B)^2 & = \left(\dfrac{\sqrt5}{\sqrt3}\right)^2 \\ \color{red}{\cos^2 A + 2 \cos A \cos B + \cos^2 B} & \color{red}{=\dfrac53}\end{aligned}$$Jumlahkan kedua persamaan yang diberi warna biru dan merah di atas.
$$\begin{aligned} (\sin^2 A + \cos^2 A) + 2 \sin A \sin B + 2 \cos A \cos B) + (\sin^2 B + \cos^2 B) & = 1+\dfrac53 \\ \cancel{1} + 2(\cos A \cos B + \sin A \sin B) + 1 & = \cancel{1}+\dfrac53 \\ 2(\cos A \cos B + \sin A \sin B) & = \dfrac23 \\ \cos A \cos B + \sin A \sin B & = \dfrac13 \\ \cos (A-B) & = \dfrac13 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\cos(A-B)=\dfrac13}$
(Jawaban E)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Pembuktian Identitas Trigonometri
Soal Nomor 7
Diketahui $x$ dan $y$ sudut lancip dengan $x-y=\dfrac{\pi}{6}$. Jika $\tan x = 3 \tan y$, maka $x+y=\cdots \cdot$
A. $\dfrac{\pi}{2}$ D. $\dfrac{2\pi}{3}$
B. $\dfrac{\pi}{3}$ E. $\pi$
C. $\dfrac{\pi}{6}$
Diketahui bahwa $x-y = \dfrac{\pi}{6}$ dan $\color{red}{\tan x = 3 \tan y}$ dengan $x, y$ lancip.
Dengan menggunakan identitas selisih sudut pada tangen, kita peroleh
$\begin{aligned} \tan (x-y) & = \dfrac{\color{red}{\tan x}-\tan y}{1+\color{red}{\tan x} \tan y} \\ \tan \dfrac{\pi}{6} &= \dfrac{\color{red}{3 \tan y}-\tan y}{1+\color{red}{3 \tan y} \tan y} \\ \dfrac{1}{\sqrt3} & = \dfrac{2 \tan y}{1 + 3 \tan^2 y} \\ 1+3 \tan^2 y & = 2\sqrt3 \tan y \\ (\sqrt3 \tan y-1)^2 & = 0 \\ \sqrt3 \tan y-1 & = 0 \\ \tan y & = \dfrac{1}{\sqrt3} \\ \Rightarrow y & = \dfrac{\pi}{6} \end{aligned}$
Karena $x-y=\dfrac{\pi}{6}$ dan $y=\dfrac{\pi}{6}$, berarti $x=\dfrac{\pi}{3}$.
Jadi, nilai $\boxed{x+y=\dfrac{\pi}{3}+\dfrac{\pi}{6} = \dfrac{\pi}{2}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 8
Diketahui $\sin \alpha = \dfrac35$ dan $\cos \beta = \dfrac{12}{13}$ ($\alpha$ dan $\beta$ sudut lancip). Nilai $\sin (\alpha + \beta) = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{56}{65}$ D. $\dfrac{20}{65}$
B. $\dfrac{48}{65}$ E. $\dfrac{16}{65}$
C. $\dfrac{36}{65}$
Diketahui:
$\begin{aligned} \sin \alpha & = \dfrac35 \\ \cos \beta & = \dfrac{12}{13} \\ \alpha, \beta~&\text{lancip}. \end{aligned}$
Nilai sinus untuk sudut $\beta$ dan kosinus untuk sudut $\alpha$ akan bernilai positif karena $\alpha, \beta$ keduanya di kuadran pertama.
Perhatikan bahwa
$\begin{aligned} \cos \alpha & = + \sqrt{1-\sin^2 \alpha} \\ & = \sqrt{1-\left(\dfrac35\right)^2} \\ & = \sqrt{1-\dfrac{9}{25}} \\ & = \sqrt{\dfrac{16}{25}} = \dfrac45 \end{aligned}$
dan
$\begin{aligned} \sin \beta & = + \sqrt{1-\cos^2 \beta} \\ & = \sqrt{1-\left(\dfrac{12}{13}\right)^2} \\ & = \sqrt{1-\dfrac{144}{169}} \\ & = \sqrt{\dfrac{25}{169}} = \dfrac{5}{13} \end{aligned}$
Dengan menggunakan identitas jumlah sudut sinus, kita peroleh
$\begin{aligned} \sin (\alpha + \beta) & = \sin \alpha \cos \beta + \cos \alpha \sin \beta \\ & = \dfrac35 \cdot \dfrac{12}{13} + \dfrac45 \cdot \dfrac{5}{13} \\ & = \dfrac{36}{65}+\dfrac{20}{65} = \dfrac{56}{65} \end{aligned}$
Jadi, nilai $\boxed{\sin (\alpha + \beta) = \dfrac{56}{65}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 9
Diketahui $\cos x = \dfrac{12}{13}$. Nilai $\tan \dfrac12x = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{1}{26}$ D. $\dfrac{5}{\sqrt{26}}$
B. $\dfrac{1}{5}$ E. $\dfrac{5}{13}$
C. $\dfrac{1}{\sqrt{26}}$
Diketahui $\cos x = \dfrac{12}{13}$.
Dengan menggunakan identitas Pythagoras, diperoleh
$\begin{aligned} \sin x & = \sqrt{1-\cos^2 x} \\ & = \sqrt{1-\left(\dfrac{12}{13}\right)^2} \\ & = \sqrt{\dfrac{25}{169}} = \dfrac{5}{13} \end{aligned}$
Perhatikan bahwa $\tan \dfrac12x$ dapat ditentukan dengan menggunakan identitas setengah sudut.
$\begin{aligned} \tan \dfrac12x & = \dfrac{1-\cos x}{\sin x} \\ & = \dfrac{1-\dfrac{12}{13}}{\dfrac{5}{13}} \\ & = \dfrac{\dfrac{1}{\cancel{13}}}{\dfrac{5}{\cancel{13}}} = \dfrac15 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\tan \dfrac12x = \dfrac15}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 10
Bentuk lain dari $\dfrac{1+\cos 2A}{\sin 2A}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\sin A$ D. $\tan A$
B. $\cos A$ E. $1+\sin A$
C. $\cot A$
Gunakan identitas sudut ganda berikut.
$\boxed{\begin{aligned} \cos 2A & = 1-2 \sin^2 A \\ \sin 2A & = 2 \sin A \cos A \end{aligned}}$
Kita akan memperoleh
$$\begin{aligned} \dfrac{1+\cos 2A}{\sin 2A} & = \dfrac{1 + (1-2 \sin^2 A)}{2 \sin A \cos A} \\ & = \dfrac{2-2 \sin^2 A}{2 \sin A \cos A} \\ & = \dfrac{2(1 -\sin^2 A)}{2 \sin A \cos A} \\ & = \dfrac{2 \cos^2 A}{2 \sin A \cos A} \\ & = \dfrac{\cos A}{\sin A} = \cot A \end{aligned}$$Jadi, bentuk lain dari $\dfrac{1+\cos 2A}{\sin 2A}$ adalah $\boxed{\cot A}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 11
Jika $\tan \alpha = 1$ dan $\tan \beta = \dfrac13$ dengan $\alpha, \beta$ sudut lancip, maka $\sin (\alpha-\beta) = \cdots \cdot$
A. $\dfrac23\sqrt5$ D. $\dfrac25$
B. $\dfrac15\sqrt5$ E. $\dfrac15$
C. $\dfrac12$
Diketahui:
$\begin{aligned} \tan \alpha & = 1 \\ \tan \beta & = \dfrac{1}{3} \\ \alpha, \beta~&\text{lancip}. \end{aligned}$
Nilai sinus dan kosinus untuk sudut $\beta$ dan sudut $\alpha$ akan bernilai positif karena $\alpha, \beta$ keduanya di kuadran pertama.
Karena $\tan \alpha = \dfrac{\text{de}}{\text{sa}} = \dfrac{1}{1}$, maka
$\begin{aligned} \sin \alpha & = \dfrac{ \text{de}}{\text{mi}} = + \dfrac{1}{\sqrt{1+1}} = \dfrac{1}{\sqrt2} \\ \cos \alpha & = \dfrac{ \text{sa}}{\text{mi}} = + \dfrac{1}{\sqrt{1+1}} = \dfrac{1}{\sqrt2} \end{aligned}$
Karena $\tan \beta = \dfrac{\text{de}}{\text{sa}} = \dfrac{1}{3}$, maka
$\begin{aligned} \sin \beta & = \dfrac{ \text{de}}{\text{mi}} = + \dfrac{1}{\sqrt{1+3^2}} = \dfrac{1}{\sqrt{10}} \\ \cos \beta & = \dfrac{ \text{sa}}{\text{mi}} = +\dfrac{3}{\sqrt{1+3^2}} = \dfrac{3}{\sqrt{10}} \end{aligned}$
Dengan menggunakan identitas selisih sudut sinus, kita peroleh
$$\begin{aligned} \sin (\alpha- \beta) & = \sin \alpha \cos \beta-\cos \alpha \sin \beta \\ & = \dfrac{1}{\sqrt{2}} \cdot \dfrac{3}{\sqrt{10}}-\dfrac{1}{\sqrt{2}} \cdot \dfrac{1}{\sqrt{10}} \\ & = \dfrac{3}{\sqrt{20}}-\dfrac{1}{\sqrt{20}} = \dfrac{2}{\sqrt{20}} = \dfrac15\sqrt5 \end{aligned}$$Jadi, nilai $\boxed{\sin (\alpha-\beta) = \dfrac15\sqrt5}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 12
Diketahui $\tan \alpha-\tan \beta = \dfrac15$ dan $\sin (\alpha-\beta) = \dfrac16$ dengan $\alpha$ dan $\beta$ sudut lancip. Nilai dari $\cos \alpha \cos \beta = \cdots \cdot$
A. $\dfrac16$ C. $\dfrac12$ E. $\dfrac65$
B. $\dfrac15$ D. $\dfrac56$
Perhatikan bahwa $\sin (\alpha-\beta) = \dfrac16$ dapat ditulis kembali dalam bentuk lain menggunakan identitas selisih sudut sinus, yakni
$\color{red}{\sin \alpha \cos \beta-\cos \alpha \sin \beta = \dfrac16}.$
Dari persamaan $\tan \alpha-\tan \beta = \dfrac15$, kita peroleh
$\begin{aligned} \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}-\dfrac{\sin \beta}{\cos \beta} & = \dfrac15 \\ \dfrac{\color{red}{\sin \alpha \cos \beta-\cos \alpha \sin \beta}}{\cos \alpha \cos \beta} & = \dfrac15 \\ \dfrac{\color{red}{\frac16}}{\cos \alpha \cos \beta} & = \dfrac15 \\ \cos \alpha \cos \beta & = \dfrac56 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\cos \alpha \cos \beta=\dfrac56}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 13
Jika $\sin x + \cos x = -\dfrac15$ dan $\dfrac{3\pi}{4} \leq x < \pi$, maka nilai $\sin 2x = \cdots \cdot$
A. $-\dfrac{24}{25}$ D. $\dfrac{8}{25}$
B. $-\dfrac{7}{25}$ E. $\dfrac{24}{25}$
C. $\dfrac{7}{25}$
Diketahui $\sin x + \cos x = -\dfrac15$.
Kuadratkan kedua ruas untuk mendapatkan
$$\begin{aligned} (\sin x + \cos x)^2 & = \left(-\dfrac15\right)^2 \\ \color{red}{\sin^2 x} + \color{blue}{2 \sin x \cos x} + \color{red}{\cos^2 x} & = \dfrac{1}{25} \\ 1 + \sin 2x & = \dfrac{1}{25} \\ \sin 2x & = \dfrac{1}{25}-1 \\ &= -\dfrac{24}{25} \end{aligned}$$Catatan:
$\boxed{\begin{aligned} \color{red}{\sin^2 x + \cos^2 x} & = \color{red}{1} \\ \color{blue}{2 \sin x \cos x} & = \color{blue}{\sin 2x} \end{aligned}}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\sin 2x = -\dfrac{24}{25}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 14
Jika $\sin \theta + \cos \theta = \dfrac12$, maka nilai dari $\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = \cdots \cdot$
A. $\dfrac12$ D. $\dfrac58$
B. $\dfrac34$ E. $\dfrac{11}{16}$
C. $\dfrac{9}{16}$
Dari persamaan
$\color{blue}{\sin \theta + \cos \theta = \dfrac12}$,
kuadratkan kedua ruasnya untuk mendapatkan
$\begin{aligned} (\sin \theta + \cos \theta)^2 & = (\dfrac12)^2 \\ \color{red}{\sin^2 \theta} + 2 \sin \theta \cos \theta + \color{red}{\cos^2 \theta} & = \dfrac14 \\ \color{red}{1} + 2 \sin \theta \cos \theta & = \dfrac14 \\ 2 \sin \theta \cos \theta & = -\dfrac34 \\ \sin \theta \cos \theta & = -\dfrac38 \end{aligned}$
Gunakan rumus pemfaktoran:
$a^3+b^3 = (a+b)^3-3ab(a+b)$
Untuk $a = \sin \theta$ dan $b = \cos \theta$, kita peroleh
$$\begin{aligned} \sin^3 \theta + \cos^3 \theta & = (\color{blue}{\sin \theta + \cos \theta})^3-3 \sin \theta \cos \theta(\color{blue}{\sin \theta + \cos \theta}) \\ & = \left(\dfrac12\right)^3-3\left(-\dfrac38\right)\left(\dfrac12\right) \\ & = \dfrac18 + \dfrac{9}{16} = \dfrac{11}{16} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = \dfrac{11}{16}}$
(Jawaban E)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Persamaan Trigonometri
Soal Nomor 15
Jika $$\begin{pmatrix} \tan x & 1 \\ 1 & \tan x \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \cos^2 x \\ \sin x \cos x \end{pmatrix} = \dfrac12\begin{pmatrix} a \\ b \end{pmatrix}$$ dengan $0 \leq x \leq \pi$ dan $b=2a$, maka nilai $x$ yang memenuhi adalah $\cdots \cdot$
A. $60^{\circ}$ C. $30^{\circ}$ E. $15^{\circ}$
B. $45^{\circ}$ D. $20^{\circ}$
Ubah terlebih dahulu persamaan matriks di atas dalam bentuk persamaan aljabar biasa dengan melakukan perkalian matriks.
Kita akan memperoleh dua persamaan, yaitu
$$\begin{cases} \tan x \cos^2 x + \sin x \cos x & = \dfrac{a}{2} && (\cdots 1) \\ \cos^2 x + \tan x \sin x \cos x & = \dfrac{b}{2} && (\cdots 2) \end{cases}$$Tinjau persamaan $(2)$.
Karena $\tan x = \dfrac{\sin x}{\cos x}$ (identitas perbandingan) dan $\cos^2 x = 1-\sin^2 x$ (Identitas Pythagoras), maka kita peroleh
$$\begin{aligned} (1-\sin^2 x)+\dfrac{\sin x}{\cancel{\cos x}} \cdot \sin x \cdot \cancel{\cos x} & = \dfrac{b}{2} \\ 1-\sin^2 x + \sin^2 x & = \dfrac{b}{2} \\ 1 & = \dfrac{b}{2} \\ b & = 2 \end{aligned}$$Karena diketahui bahwa $b=2a$ dan kita dapatkan $b=2$, maka $a=1$.
Substitusi $a=1$ pada persamaan $(1)$.
$$\begin{aligned} \tan x \cos^2 x + \sin x \cos x & = \dfrac12 \\ \dfrac{\sin x}{\cancel{\cos x}} \cdot \cancelto{\cos x}{\cos^2 x} + \sin x \cos x & = \dfrac12 \\ \sin x \cos x + \sin x \cos x & = \dfrac12 \\ \color{red}{2 \sin x \cos x} & = \dfrac12 \\ \color{red}{\sin 2x} & = \dfrac12 \end{aligned}$$Diketahui $0 \leq x \leq \pi.$
Sinus bernilai $\dfrac12$ ketika sudutnya $30^{\circ}$ atau $150^{\circ}$. Untuk itu, kita tuliskan
$\sin 2x = \sin 30^{\circ}$ yang berarti $x = 15^{\circ}$ dan
$\sin 2x = \sin 150^{\circ}$ yang berarti $x = 75^{\circ}.$
Jadi, nilai $x$ yang memenuhi berdasarkan pilihan jawaban yang tersedia adalah $\boxed{15^{\circ}}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 16
Jika sudut lancip $\alpha$ memenuhi $\sin \alpha = \dfrac13\sqrt3$, maka $\tan \left(\dfrac12 \pi-\alpha\right)+3 \cos \alpha = \cdots \cdot$
A. $3\sqrt2-\sqrt3$ D. $\sqrt6-\sqrt2$
B. $3\sqrt2+\sqrt3$ E. $\sqrt3+\sqrt2$
C. $\sqrt6+\sqrt2$
Diketahui $\sin \alpha = \dfrac{\sqrt3}{3} = \dfrac{\text{de}}{\text{mi}}.$
Dengan menggunakan Teorema Pythagoras, kita peroleh
$\text{sa} = \sqrt{(3)^2-(\sqrt3)^2} = \sqrt6$
Untuk itu, didapat
$\begin{aligned} \cos \alpha & = \dfrac{\text{sa}}{\text{mi}} = \dfrac{\sqrt6}{3} \\ \cot \alpha & = \dfrac{\text{sa}}{\text{de}} = \dfrac{\sqrt6}{\sqrt3} = \sqrt2 \end{aligned}$
Perhatikan bahwa $\tan \left(\dfrac12 \pi-\alpha\right) = \cot \alpha$.
Dengan demikian,
$$\begin{aligned} \tan \left(\dfrac12 \pi-\alpha\right)+3 \cos \alpha & = \cot \alpha + 3 \cos \alpha \\ & = \sqrt2 + \cancel{3} \cdot \dfrac{\sqrt6}{\cancel{3}} \\ & = \sqrt6 + \sqrt2 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\tan \left(\dfrac12 \pi-\alpha\right)+3 \cos \alpha = \sqrt6 + \sqrt2}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 17
Bentuk lain dari $2 \cos \left(\dfrac14 \pi + x\right) \sin \left(\dfrac14 \pi + x\right) = \cdots \cdot$
A. $1-\sin 2x$ D. $1+\cos 2x$
B. $1-\cos 2x$ E. $\cos 2x$
C. $1+\sin 2x$
Dengan menggunakan identitas sudut ganda:
$\boxed{\sin 2A = 2 \sin A \cos A}$
diperoleh bahwa
$\begin{aligned} & 2 \cos \left(\dfrac14 \pi + x\right) \sin \left(\dfrac14 \pi + x\right) \\ & = \sin 2\left(\dfrac14 \pi + x\right) \\ & = \sin \left(\dfrac12 \pi + 2x\right) \\ & = \cos 2x \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $$\boxed{2 \cos \left(\dfrac14 \pi + x\right) \sin \left(\dfrac14 \pi + x\right) = \cos 2x}$$(Jawaban E)
Soal Nomor 18
Nilai dari $\sin 160^{\circ} + \sin 140^{\circ}-\cos 10^{\circ}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $2$ C. $0$ E. $-2$
B. $1$ D. $-1$
Gunakan identitas jumlah fungsi sinus:
$$\boxed{\sin A + \sin B = 2 \sin \dfrac{A+B}{2} \cos \dfrac{A+B}{2}}$$Kita akan memperoleh
$$\begin{aligned} & \color{red}{\sin 160^{\circ} + \sin 140^{\circ}}-\cos 10^{\circ} \\ & = 2 \sin \dfrac{160^{\circ}+140^{\circ}}{2} \cos \dfrac{160^{\circ}-140^{\circ}}{2}-\cos 10^{\circ} \\ & = 2 \sin 150^{\circ} \cos 10^{\circ}-\cos 10^{\circ} \\ & = 2 \cdot \dfrac12 \cdot \cos 10^{\circ}-\cos 10^{\circ} = 0 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\sin 160^{\circ} + \sin 140^{\circ}-\cos 10^{\circ} = 0}$
(Jawaban C)
Baca Juga: Soal dan Pembahasan – Persamaan Trigonometri Berbentuk a cos x + b sin x = c
Soal Nomor 19
Nilai dari $\cos^2 30^{\circ} + \cos^2 40^{\circ}+$ $\cos^2 50^{\circ} +\cos^2 60^{\circ}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $2$ C. $1$ E. $0$
B. $\dfrac32$ D. $\dfrac12$
Gunakan identitas Pythagoras dan identitas relasi sudut di kuadran pertama berikut.
$\boxed{\begin{aligned} \cos^2 x & = 1-\sin^2 x \\ \sin x & = \cos (90^{\circ}-x) \end{aligned}}$
Kita akan memperoleh
$$\begin{aligned} & \cos^2 30^{\circ} + \cos^2 40^{\circ}+\cos^2 50^{\circ} +\cos^2 60^{\circ} \\ & = (1-\cancel{\sin^2 30^{\circ}}) + (1-\bcancel{\sin^2 40^{\circ}}) + \bcancel{\sin^2 40^{\circ}} + \cancel{\sin^2 30^{\circ}} \\ & = 1+1=2 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\cos^2 30^{\circ} + \cos^2 40^{\circ}+\cos^2 50^{\circ} +\cos^2 60^{\circ}=2}$$(Jawaban A)
Soal Nomor 20
Pada segitiga siku-siku $ABC$ berlaku $\sin A \sin B = 0,5$. Jika sudut siku-sikunya di $A$, maka nilai dari $\cos (A+B)= \cdots \cdot$
A. $1$ C. $0$ E. $-1$
B. $0,5$ D. $-0,5$
Diberikan $\triangle ABC$ (siku-siku). Diketahui $\sin A \sin B = 0,5$.
Diketahui juga bahwa siku-sikunya di titik $A$, berarti dapat ditulis
$\sin 90^{\circ} \sin B = 0,5.$
Karena $\sin 90^{\circ} = 1$, maka haruslah $\sin B = 0,5.$
Dengan menggunakan relasi sudut sinus dan kosinus, diperoleh
$\begin{aligned} \cos (A+B) & = \cos (90^{\circ}+B) \\ & = -\sin B = -0,5 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\cos (A+B)=-0,5}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 21
Pada segitiga siku-siku $ABC$ berlaku $\cos A \cos B = \dfrac13$. Nilai $\cos 2A = \cdots \cdot$
A. $\dfrac13\sqrt2$ D. $\dfrac19$
B. $\dfrac23\sqrt2$ E. $\dfrac13\sqrt5$
C. $1$
Perhatikan bahwa $\cos A \cos B = \dfrac13$. Apabila $A = 90^{\circ}$ atau $B = 90^{\circ}$, maka persamaan tersebut tidak berlaku sebab $\cos 90^{\circ} = 0$. Artinya, sudut siku-sikunya di $C$ ditulis $\angle C = 90^{\circ}$.
Ini juga berarti $B = 90^{\circ}-A$.
Dengan demikian, diperoleh
$\begin{aligned} \cos A \cos B & = \dfrac13 \\ \cos A \cos (90^{\circ}-A) & = \dfrac13 \\ \cos A \sin A & = \dfrac13 \\ \text{Kalikan}~2~\text{pada kedua ruas} \\ 2 \cos A \sin A & = \dfrac23 \\ \sin 2A & = \dfrac23 \end{aligned}$
Catatan: Ingat bahwa
$\boxed{\begin{aligned} \cos (90^{\circ}-A) & = \sin A \\ 2 \sin A \cos A & = \sin 2A \end{aligned}}$
Dengan menggunakan pendekatan segitiga siku-siku seperti gambar,
diperoleh $\boxed{\cos 2A = \dfrac{\text{sa}}{\text{mi}} = \dfrac13\sqrt5}$
(Jawaban E)
Soal Nomor 22
Jika $\dfrac12x + y = \dfrac{\pi}{4}$, maka $\tan x = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{1-\tan^2 y}{2 \tan y}$ D. $\dfrac{\tan^2 y}{1+\tan y}$
B. $\dfrac{\tan y+1}{1-\tan y}$ E. $\dfrac{1-2 \tan y}{1+\tan^2 y}$
C. $\dfrac{2 \tan y}{1+\tan y}$
Perhatikan bahwa dengan mengalikan kedua ruas dengan $2$, kita peroleh
$\begin{aligned} \dfrac12x+y =\dfrac{\pi}{4} \Rightarrow x + 2y & = \dfrac{\pi}{2} \\ x & = \dfrac{\pi}{2}-2y \end{aligned}$
Selanjutnya, gunakan identitas sudut ganda untuk tangen.
$\boxed{\begin{aligned} \tan (90^{\circ}-\theta) & = \cot \theta \\ \tan 2\theta & = \dfrac{2 \tan \theta}{1-\tan^2 \theta} \end{aligned}}$
Untuk kotangen, balik saja posisi pembilang dan penyebutnya.
Dengan demikian,
$\begin{aligned} \tan x & = \tan \left(\dfrac{\pi}{2}-2y\right) \\ & = \cot 2y \\ & = \dfrac{1-\tan^2 y}{2 \tan y} \end{aligned}$
Jadi, diperoleh $\boxed{\tan x = \dfrac{1-\tan^2 y}{2 \tan y}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 23
Jika $\sin (3x+2y) = \dfrac13$ dan $\cos (3x-4y) = \dfrac34$, maka nilai $\dfrac{\sin 6y}{\cos 9x} = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{9-6\sqrt{14}}{21-4\sqrt{14}}$
B. $\dfrac{3-\sqrt{14}}{1+4\sqrt{14}}$
C. $\dfrac{3-2\sqrt{7}}{4-2\sqrt{14}}$
D. $\dfrac{\sqrt{7}}{25+4\sqrt{14}}$
E. $\dfrac{3+5\sqrt{7}}{12-4\sqrt{14}}$
Diketahui $\sin (3x+2y) = \dfrac13$ dan $\cos (3x-4y) = \dfrac34$.
Misalkan $\alpha = 3x + 2y$ dan $\beta = 3x-4y$ sehingga
$$\begin{aligned} 6y & = (3x+2y)-(3x-4y) = \alpha-\beta \\ 9x &= 2(3x+2y)+(3x-4y) = 2\alpha+\beta \end{aligned}$$
Perhatikan bahwa $\sin \alpha = \dfrac13$ sehingga dengan menggunakan pendekatan segitiga siku-siku, diperoleh $\cos \alpha = \dfrac{2\sqrt2}{3}$. Begitu juga untuk $\cos \beta = \dfrac34$, diperoleh $\sin \beta = \dfrac{\sqrt7}{4}$.
Selanjutnya, kita peroleh
$\begin{aligned} \sin 6y & = \sin (\alpha-\beta) \\ & = \sin \alpha \cos \beta+\cos \alpha \sin \beta \\ & = \dfrac13 \cdot \dfrac34-\dfrac{\sqrt7}{4} \cdot \dfrac{2\sqrt2}{3} \\ & = \dfrac{3-2\sqrt{14}}{12} \end{aligned}$
dan
$$\begin{aligned} \cos 9x & = \cos (2\alpha+\beta) \\ & = \cos 2\alpha \cos \beta-\sin 2\alpha \sin \beta \\ & = (\cos^2 \alpha-\sin^2 \alpha) \cos \beta-2 \sin \alpha \cos \alpha \sin \beta \\ & = \left(\left(\dfrac{2\sqrt2}{3}\right)^2-\left(\dfrac13\right)^2\right) \cdot \dfrac34-\cancel{2} \cdot \dfrac13 \cdot \dfrac{2\sqrt2}{3} \cdot \dfrac{\sqrt7}{\cancelto{2}{4}} \\ & = \dfrac{7}{12}-\dfrac{2\sqrt{14}}{18} = \dfrac{21-4\sqrt{14}}{36} \end{aligned}$$Dengan demikian, didapat
$\begin{aligned} \dfrac{\sin 6y}{\cos 9x} & = \dfrac{3-2\sqrt{14}}{\cancel{12}} \times \dfrac{\cancelto{3}{36}}{21-4\sqrt{14}} \\ & = \dfrac{9-6\sqrt{14}}{21-4\sqrt{14}} \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\dfrac{\sin 6y}{\cos 9x}$ adalah $\boxed{\dfrac{9-6\sqrt{14}}{21-4\sqrt{14}}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 24
Nilai dari $20 \cos 20^{\circ} \cos 40^{\circ} \cos 80^{\circ}$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\dfrac12$ C. $\dfrac52$ E. $\dfrac92$
B. $\dfrac32$ D. $\dfrac72$
Gunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} 2 \cos x \cos y & = \cos (x+y) + \cos (x-y) \\ \cos x + \cos y & = 2 \cos \dfrac12(x+y) \cos \dfrac12(x-y) \end{aligned}}$$Untuk itu, dapat kita peroleh
$$\begin{aligned} & 20 \cos 20^{\circ} \cos 40^{\circ} \cos 80^{\circ} \\ & = 10(2 \cos 20^{\circ} \cos 40^{\circ}) \cos 80^{\circ} \\ & = 10(\cos 60^{\circ} + \cos (-20^{\circ})) \cos 80^{\circ} \\ & = 10 \cos 60^{\circ} \cos 80^{\circ} + 10 \cos 20^{\circ} \cos 80^{\circ} \\ & = 10 \left(\dfrac12\right) \cos 80^{\circ} + 5(2 \cos 20^{\circ} \cos 80^{\circ}) \\ & = 5 \cos 80^{\circ} + 5(\cos 100^{\circ} + \cos (-60^{\circ}) \\ & = 5(\cos 80^{\circ} + \cos 100^{\circ}) + \dfrac52 \\ & = 5(2 \cos \dfrac12(80^{\circ}+100^{\circ}) \cos \dfrac12(80^{\circ}-100^{\circ}) + \dfrac52 \\ & = 5(2 \cos 90^{\circ} \cos 10^{\circ}) + \dfrac52 \\ & = 5(2(0) \cos 10^{\circ}) + \dfrac52 \\ & = \dfrac52 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{20 \cos 20^{\circ} \cos 40^{\circ} \cos 80^{\circ} = \dfrac52}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 25
Bila $\sin (40+x)^{\circ} = a$ dengan $0^{\circ}<x<45^{\circ}$, maka nilai dari $\cos (70^{\circ}+x) = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{\sqrt{1-a^2}-a}{2}$
B. $\dfrac{\sqrt{3(1-a^2)}-a}{2}$
C. $\dfrac{\sqrt{3(1-a^2)}+a}{2}$
D. $\dfrac{\sqrt{2(1-a^2)}+a}{2}$
E. $\dfrac{\sqrt{2(1-a^2)}-a}{2}$
Diketahui $\sin (40+x)^{\circ} = \dfrac{\text{de}}{\text{mi}} = \dfrac{a}{1}$ dengan $(40^{\circ}+x)$ berada di kuadran pertama.
Berdasarkan rumus Pythagoras, diperoleh
$\text{sa} = \sqrt{1^2-a^2} = \sqrt{1-a^2}$
sehingga
$\begin{aligned} \cos (40^{\circ} + x) & = \dfrac{\text{sa}}{\text{mi}} \\ & = \dfrac{\sqrt{1-a^2}}{1} \\ & = \sqrt{1-a^2} \end{aligned}$
Dengan demikian,
$$\begin{aligned} \cos (70^{\circ}+x) & = \color{red}{\cos ((40^{\circ}+x)+30^{\circ})} \\ & = \cos (40^{\circ}+x) \cos 30^{\circ}-\sin (40^{\circ}+x) \sin 30^{\circ} \\ & = \sqrt{1-a^2} \cdot \dfrac12\sqrt3-a \cdot \dfrac12 \\ & = \dfrac12\sqrt{3(1-a^2)}-\dfrac12a \\ & = \dfrac{\sqrt{3(1-a^2)}-a}{2} \end{aligned}$$Catatan: gunakan rumus jumlah dan selisih sudut.
Jadi, nilai dari $\boxed{\cos (70^{\circ}+x) = \dfrac{\sqrt{3(1-a^2)}-a}{2}}$
(Jawaban B)
Baca Juga: Materi, Soal, dan Pembahasan – Aturan Sinus, Aturan Kosinus, dan Luas Segitiga Menurut Trigonometri
Soal Nomor 26
Jika $\cos (x+15^{\circ}) = a$ dengan $0^{\circ} \leq x \leq 30^{\circ}$, maka nilai $\cos (2x+60^{\circ}) = \cdots \cdot$
A. $\dfrac12\sqrt3(2a^2-1)+a\sqrt{1-a^2}$
B. $\dfrac12\sqrt3(2a^2-1)-a\sqrt{1-a^2}$
C. $\dfrac12\sqrt3(a^2-1)+a\sqrt{1-a^2}$
D. $\dfrac12\sqrt3(2a^2-1)+a\sqrt{1+a^2}$
E. $\dfrac12\sqrt3(a^2+1)+a\sqrt{1-a^2}$
Diketahui $\cos (x+15^{\circ}) = a$ dengan $0^{\circ} \leq x \leq 30^{\circ}.$
Perhatikan bahwa
$\begin{aligned} \color{red}{\cos (2x+30^{\circ})} & = \cos 2(x+15^{\circ}) \\ & = 2 \cos^2 (x+15^{\circ})-1 \\ & = \color{red}{2a^2-1} \end{aligned}$
Dengan demikian,
$$\begin{aligned} \color{blue}{\sin (2x+30^{\circ})} & = \sqrt{1-\cos^2 (2x+30^{\circ})} \\ & = \sqrt{1-(2a^2-1)^2} \\ & = \sqrt{1-(4a^4-4a^2+1)} \\ & = \sqrt{4a^2(1-a^2)} \\ & = \color{blue}{2a\sqrt{1-a^2}} \end{aligned}$$Selanjutnya, dengan menggunakan identitas jumlah sudut kosinus diperoleh
$$\begin{aligned} \cos (2x+60^{\circ}) & = \cos ((2x+30^{\circ})+30^{\circ}) \\ & = \color{red}{\cos (2x+30^{\circ})} \cdot \cos 30^{\circ}-\color{blue}{\sin (2x+30^{\circ})} \cdot \sin 30^{\circ} \\ & = \color{red}{(2a^2-1)} \cdot \dfrac12\sqrt3-\color{blue}{2a\sqrt{1-a^2}} \cdot \dfrac12 \\ & = \dfrac12\sqrt3(2a^2-1)-a\sqrt{1-a^2} \end{aligned}$$Jadi, nilai dari
$$\boxed{\cos (2x+60^{\circ}) = \dfrac12\sqrt3(2a^2-1)-a\sqrt{1-a^2}}$$(Jawaban B)
Soal Nomor 27
Perhatikan persegi panjang yang dibangun dari $10$ persegi satuan di bawah ini.
Berapakah besar sudut $(\beta-\alpha)$?
A. $30^{\circ}$ C. $60^{\circ}$ E. $90^{\circ}$
B. $45^{\circ}$ D. $75^{\circ}$
Perhatikan sketsa gambar berikut.
Dari gambar, diketahui bahwa
$\begin{aligned} |AB| & = 3 \\ |AC| & = 5 \\ |BF| & = 2 \\ |CD| & = 1 \end{aligned}$
Catatan: Notasi seperti $|AB|$ artinya panjang $AB$.
Dengan menggunakan Teorema Pythagoras, diperoleh
$\begin{aligned} |AF| & = \sqrt{|AB|^2+|BF|^2} \\ & = \sqrt{3^2+2^2} = \sqrt{13} \\ |AD| & = \sqrt{|AC|^2+|CD|^2} \\ & = \sqrt{5^2+1^2} = \sqrt{26} \end{aligned}$
sehingga berlaku perbandingan trigonometri
$\begin{aligned} \sin \alpha & = \dfrac{|CD|}{|AD|} = \dfrac{1}{\sqrt{26}} \\ \cos \alpha & = \dfrac{|AC|}{|AD|} = \dfrac{5}{\sqrt{26}} \\ \sin \beta & = \dfrac{|AB|}{|AF|} = \dfrac{3}{\sqrt{13}} \\ \cos \beta & = \dfrac{|BF|}{|AF|} = \dfrac{2}{\sqrt{13}} \end{aligned}$
Dengan menggunakan identitas selisih sudut sinus, diperoleh
$$\begin{aligned} \sin (\beta-\cos \alpha) & = \sin \beta \cos \alpha-\sin \alpha \cos \beta \\ & = \dfrac{3}{\sqrt{13}} \cdot \dfrac{5}{\sqrt{26}}- \dfrac{1}{\sqrt{26}} \cdot \dfrac{2}{\sqrt{13}} \\ & = \dfrac{15}{\sqrt{13^2 \cdot 2}}-\dfrac{2}{\sqrt{13^2 \cdot 2}} \\ & = \dfrac{13}{13\sqrt2} = \dfrac12\sqrt2 \end{aligned}$$Karena $\alpha, \beta$ lancip, maka $(\alpha-\beta)$ haruslah lancip sehingga kemungkinan nilai untuk $(\beta-\alpha)$ adalah $45^{\circ}$.
(Jawaban B)
Soal Nomor 28
Jika $\alpha = \sin^2 \theta + \cos^4 \theta$, maka untuk semua nilai real $\theta$ berlaku $\cdots \cdot$
A. $\dfrac34 \leq \alpha \leq \dfrac43$
B. $\dfrac43 \leq \alpha \leq 2$
C. $\dfrac34 \leq \alpha \leq 2$
D. $\dfrac34 \leq \alpha \leq 1$
E. $1 \leq \alpha \leq 2$
Substitusi $\cos^2 \theta = 1-\sin^2 \theta$ pada persamaan yang diberikan untuk memperoleh
$\begin{aligned} & \sin^2 \theta + (1-\sin^2 \theta)^2 \\ & = \sin^2 \theta + (1-2 \sin^2 \theta + \sin^4 \theta) \\ & = 1- \sin^2 \theta + \sin^4 \theta \\ & = 1-(\sin^2 \theta)(1-\sin^2 \theta) \\ & = 1-\sin^2 \theta \cos^2 \theta \\ & = 1-(\sin \theta \cos \theta)^2 \\ & = 1-\left(\dfrac12 \sin 2\theta\right)^2 = 1-\dfrac14 \sin^2 2\theta \end{aligned}$
Catatan: $2 \sin x \cos x = \sin 2x$.
Karena nilai $\sin \theta$ berada pada interval $-1 \leq \sin \theta \leq 1$, maka untuk itu, berlaku
$\begin{array}{rcccl} -1 & \leq & \sin 2\theta & \leq & 1 \\ 0 & \leq & \sin^2 2\theta & \leq & 1 \\ 0 & \leq & \dfrac14 \sin^2 2\theta & \leq & 1 \\ -\dfrac14 & \leq & -\dfrac14 \sin^2 2\theta & \leq & 0 \\ 1-\dfrac14 & \leq & 1-\dfrac14 \sin^2 2\theta & \leq & 1+0 \\ \dfrac34 & \leq & \dfrac14 \sin^2 2\theta & \leq & 1 \end{array}$
Jadi, untuk semua nilai real $\theta$, berlaku $\boxed{\dfrac34 \leq \alpha \leq 1}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 29
Jika $\tan (A+B) = 5$ dan $\tan (A-B) = 2$, maka $\tan 2A = \cdots \cdot$
A. $7$ D. $\dfrac97$
B. $\dfrac79$ E. $-\dfrac97$
C. $-\dfrac79$
Diketahui:
$\begin{aligned} \tan (A+B) & = 5 \\ \tan(A-B) & = 2 \end{aligned}$
Karena $2A = (A+B)+(A-B)$, maka dengan menggunakan jumlah sudut tangen:
$\boxed{\tan (x+y) = \dfrac{\tan x + \tan y}{1- \tan x \tan y}}$
diperoleh
$$\begin{aligned} \tan 2A & = \tan ((A+B)+(A-B)) \\ & = \dfrac{\tan (A+B)+\tan(A-B)}{1-\tan (A+B) \tan (A-B)} \\ & = \dfrac{5+2}{1-5 \cdot 2} \\ & = \dfrac{7}{1-10} = -\dfrac79 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\boxed{\tan 2A = -\dfrac79}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 30
Jika $A = 20^{\circ}$ dan $B = 25^{\circ}$, maka nilai dari $(1+\tan A)(1+\tan B)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $0$ C. $2$ E. $4$
B. $1$ D. $3$
Perhatikan bahwa
$(1+\tan A)(1+\tan B) = 1+\tan A +$ $\tan B + \tan A \tan B.$
Jumlah dari besar sudut $A$ dan $B$ adalah $20^{\circ}+25^{\circ}=45^{\circ}$.
Dengan menggunakan identitas jumlah sudut untuk tangen, diperoleh
$$\begin{aligned} \tan (A+B) & = \dfrac{\tan A + \tan B}{1- \tan A \tan B} \\ \tan 45^{\circ} & = \dfrac{\tan A + \tan B}{1- \tan A \tan B} \\ 1 & = \dfrac{\tan A + \tan B}{1- \tan A \tan B} \\ 1-\tan A \tan B & = \tan A + \tan B \\ \color{blue}{1} & = \color{blue}{\tan A + \tan B + \tan A \tan B} \end{aligned}$$Dengan demikian,
$\begin{aligned} & (1+\tan A)(1+\tan B) \\ & = 1+\color{blue}{\tan A + \tan B + \tan A \tan B} \\ & = 1+1= 2 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $(1+\tan A)(1+\tan B)$ adalah $\boxed{2}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 31
Jika $\cos 2x + \cos 4x = \dfrac12$, maka $\sin 4x + 2 \sin 6x + \sin 8x = \cdots \cdot$
A. $\sin 2x + \sin 4x$
B. $\sin x + \sin 2x$
C. $\cos x + \cos 2x$
D. $\cos 2x + \cos 4x$
E. $\sin 2x+\cos 4x$
Diketahui $\cos 2x + \cos 4x = \dfrac12$.
Gunakan identitas trigonometri berikut ini.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin (A+B) & = \sin A \cos B + \cos A \sin B \\ \sin 2A & = 2 \sin A \cos A \end{aligned}}$$Kita akan mendapatkan
$$\begin{aligned} & \sin 4x + 2 \sin 6x + \sin 8x \\ & = 2 \sin 2x \cos 2x + 2 \sin (2x+4x) + 2 \sin 4x \cos 4x \\ & = 2 \sin 2x \cos 2x + 2(\sin 2x \cos 4x + \cos 2x \sin 4x) + 2 \sin 4x \cos 4x \\ & = \color{red}{2 \sin 2x} \cos 2x + \color{red}{2 \sin 2x} \cos 4x + \color{blue}{2 \sin 4x} \cos 2x + \color{blue}{2 \sin 4x} \cos 4x \\ & = 2 \sin 2x(\cos 2x + \cos 4x) + 2 \sin 4x(\cos 2x + \cos 4x) \\ & = 2 \sin 2x \left(\dfrac12\right) + 2 \sin 4x \left(\dfrac12\right) \\ & = \sin 2x + \sin 4x \end{aligned}$$Jadi, $\sin 4x + 2 \sin 6x + \sin 8x$ sama dengan $\boxed{\sin 2x+\sin 4x}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 32
Diketahui sistem persamaan
$$\begin{cases} \sin (x+y) & =1+\dfrac15 \cos y \\ \sin (x-y) &= -1+\cos y \end{cases}$$dengan $0<y<\dfrac{\pi}{2}$. Nilai $\cos 2x = \cdots \cdot$
A. $\dfrac{7}{25}$ C. $-\dfrac{7}{25}$ E. $-\dfrac{17}{25}$
B. $\dfrac{7}{24}$ D. $-\dfrac{7}{24}$
Berdasarkan identitas jumlah/selisih sudut, kita ketahui bahwa
$\sin (x \pm y) = \sin x \cos y \pm \cos x \sin y.$
Oleh karena itu, masing-masing persamaan di atas dapat ditulis kembali menjadi
$$\begin{cases} \sin x \cos y + \cos x \sin y & =1+\dfrac15 \cos y \\ \sin x \cos y -\cos x \sin y &= -1+\cos y \end{cases}$$Jumlahkan kedua persamaan itu sehingga diperoleh
$\begin{aligned} 2 \sin x \cancel{\cos y} & = 0 + \dfrac65 \cancel{\cos y} \\ 2 \sin x & = \dfrac65 \\ \sin x & = \dfrac35 \end{aligned}$
Dengan demikian,
$\begin{aligned} \cos 2x & = 1-2 \sin^2 x \\ & = 1-2 \left(\dfrac35\right)^2 \\ & = 1-\dfrac{18}{25} = \dfrac{7}{25} \end{aligned}$
Jadi, nilai $\boxed{\cos 2x = \dfrac{7}{25}}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 33
Jika $\sin x = a$, maka $\dfrac{1}{2a^2-3+\frac{1}{a^2}} = \cdots \cdot$
A. $\sin^2 x \tan^2 x$
B. $\sec^2 x \cos x$
C. $\cos 2x \csc x$
D. $\sec 2x \tan^2 x$
E. $\dfrac{1+\cot x}{\sin x \cos x}$
Identitas trigonometri berikut dipakai untuk menjawab soal di atas.
$\boxed{\begin{aligned} \sin^2 x + \cos^2 x & = 1 \\ \cos 2x & = 1-2 \sin^2 x \\ \sec x & = \dfrac{1}{\cos x} \end{aligned}}$
Pertama, kalikan pembilang dan penyebut dengan $a^2$, lalu faktorkan penyebutnya, kemudian substitusi $a = \sin x$, dan gunakan identitas trigonometri di atas untuk menyederhanakan bentuk yang diperoleh.
$$\begin{aligned} \dfrac{1}{2a^2-3+\frac{1}{a^2}} & = \dfrac{a^2}{2a^4-3a^2+1} \\ & = \dfrac{a^2}{(2a^2-1)(a^2-1)} \\ & = \dfrac{\sin^2 x}{(2 \sin^2 x-1)(\sin^2 x-1)} \\ & = \dfrac{\sin^2 x}{(1-2 \sin^2 x)(1-\sin^2 x)} \\ & = \dfrac{\sin^2 x}{\cos 2x \cos^2 x} \\ & = \dfrac{1}{\cos 2x} \cdot \dfrac{\sin^2 x}{\cos^2 x} \\ & = \sec 2x \tan^2 x \end{aligned}$$Jadi, hasil dari $\boxed{\dfrac{1}{2a^2-3+\frac{1}{a^2}} = \sec 2x \tan^2 x}$
(Jawaban D)
Soal Nomor 34
Jika $\dfrac{\cos 2\alpha-\cos 2\beta}{\sin (\alpha + \beta)} = -\dfrac23$, maka nilai $\sin(\alpha-\beta) = \cdots \cdot$
A. $1$ C. $\dfrac15\sqrt5$ E. $-\dfrac12\sqrt2$
B. $\dfrac13$ D. $0$
Gunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\cos A-\cos B = -2 \sin \dfrac12(A+B) \sin \dfrac12(A-B)}$$Kita akan peroleh
$$\begin{aligned} \dfrac{\cos 2\alpha-\cos 2\beta}{\sin (\alpha+\beta)} & = -\dfrac23 \\ \dfrac{-2 \sin \dfrac12(2\alpha+2\beta) \sin \dfrac12(2\alpha-2\beta)}{\sin (\alpha+\beta)} & = -\dfrac23 \\ \dfrac{-2 \cancel{\sin (\alpha + \beta)} \sin (\alpha-\beta)}{\cancel{\sin (\alpha+\beta)}} & = -\dfrac23 \\ -2 \sin (\alpha-\beta) & = -\dfrac23 \\ \sin (\alpha-\beta) & = \dfrac13 \end{aligned}$$Jadi, nilai $\boxed{\sin(\alpha-\beta) = \dfrac13}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 35
Misalkan $f(x) = \dfrac{\sin^2 x}{\sin x + \cos x}$. Nilai dari $$\dfrac{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)}{f(181^\circ) + f(182^\circ) + \cdots + f(200^\circ)}$$adalah $\cdots \cdot$
A. $\sqrt2$ C. $\dfrac12\sqrt2$ E. $-1$
B. $1$ D. $0$
Diketahui $f(x) = \dfrac{\sin^2 x}{\sin x + \cos x}$.
Kita akan menggunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin (180^{\circ} + A) & = -\sin A \\ \cos (180^{\circ} + A) & = -\cos A \end{aligned}}$$Perhatikan bahwa
$$\begin{aligned} f(180^\circ + x) & = \dfrac{\sin^2 (180^\circ + x)}{\sin (180^\circ + x) + \cos (180^\circ + x)} \\ & = \dfrac{\sin^2 x}{-\sin x-\cos x} \\ & = -\dfrac{\sin^2 x}{\sin x + \cos x} \\ & = -f(x) \end{aligned}$$Dengan demikian, kita peroleh
$$\begin{aligned} & \dfrac{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)}{f(181^\circ) + f(182^\circ) + \cdots + f(200^\circ)} \\ & = \dfrac{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)}{-f(1^\circ)-f(2^\circ)-\cdots-f(20^\circ)} \\ & = -\dfrac{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)}{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)} \\ & = -1 \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $$\boxed{\dfrac{f(1^\circ) + f(2^\circ) + f(3^\circ) + \cdots + f(20^\circ)}{f(181^\circ) + f(182^\circ) + \cdots + f(200^\circ)} = -1}$$(Jawaban E)
Soal Nomor 36
Diketahui identitas trigonometri berikut.
$$\sin x \sin 2x + \sin 2x \sin 3x = 8 \sin^A x \cos^B x$$Nilai dari $A + B = \cdots \cdot$
A. $2$ C. $5$ E. $8$
B. $3$ D. $6$
Gunakan identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin A + \sin B & = 2 \sin \dfrac12(A+B) \cos \dfrac12(A-B) && (\text{Identitas Jumlah Fungsi}) \\ \sin 2A & = 2 \sin A \cos A && (\text{Identitas Sudut Ganda}) \end{aligned}}$$Kita akan peroleh
$$\begin{aligned} \sin x \sin 2x + \sin 2x \sin 3x & = \sin 2x(\sin x + \sin 3x) \\ & = \sin 2x \cdot 2 \sin \dfrac12(x+3x) \cos \dfrac12(x-3x) \\ & = 2 \sin 2x \sin 2x \cos (-x) \\ & = 2 (2 \sin x \cos x)(2 \sin x \cos x) \cos x \\ & = 8 \sin^2 x \cos^3 x \end{aligned}$$Jadi, nilai $A=2$ dan $B=3$, sehingga $\boxed{A+B=5}$
(Jawaban C)
Soal Nomor 37
Untuk suatu sudut $x$ dan $y$ berlaku sistem persamaan berikut.
$$\begin{cases} \sin^2 x + \cos^2 y & = \dfrac32a \\ \cos^2 x + \sin^2 y & = \dfrac12a^2 \end{cases}$$Jumlah semua nilai $a$ yang mungkin untuk sistem persamaan di atas adalah $\cdots \cdot$
A. $4$ D. $-3$
B. $1$ E. $-4$
C. $-1$
Diketahui
$$\begin{cases} \sin^2 x + \cos^2 y & = \dfrac32a \\ \cos^2 x + \sin^2 y & = \dfrac12a^2 \end{cases}$$Jumlahkan kedua persamaan di atas sehingga Identitas Pythagoras dapat diterapkan pada ruas kirinya.
$$\begin{aligned} (\sin^2 x + \cos^2 x) + (\sin^2 y + \cos^2 y) & = \dfrac32a + \dfrac12a^2 \\ 1+1 & = \dfrac32a+\dfrac12a^2 \\ a^2+3a-4 & = 0 \\ (a+4)(a-1) & = 0 \\ a = -4~\text{atau}~a & = 1 \end{aligned}$$Perhatikan bahwa $$\begin{aligned} -1 & \leq \sin x \leq 1 \\ -1 & \leq \cos x \leq 1 \\ -2 & \leq \sin x + \cos x \leq 2 \\ -2 & \leq \sin^2 x + \cos^2 x \leq 2 \end{aligned}$$Padahal, substitusi $a = -4$ justru membuat ruas kanan menjadi bernilai $-6$ sehingga nilainya berada di luar interval tersebut. Jadi, jumlah nilai $a$ yang mungkin adalah $\boxed{1}$
(Jawaban B)
Soal Nomor 38
Diketahui $$\begin{cases} m & = \cos 0^\circ + \cos 1^\circ + \cos 2^\circ + \cdots + \cos 45^\circ \\ n & = \cos 45^\circ + \cos 46^\circ + \cos 47^\circ + \cdots + \cos 90^\circ \end{cases}$$Nilai dari $\dfrac{m+n}{m}$ sama dengan $\cdots \cdot$
A. $\sqrt2$ D. $2\sqrt2$
B. $\sqrt3$ E. $2\sqrt3$
C. $2$
Identitas trigonometri yang akan kita pakai adalah sebagai berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \cos A + \cos B & = 2 \cos \left(\dfrac{A+B}{2}\right) \cos \left(\dfrac{A-B}{2}\right) && (\text{Identitas Jumlah Fungsi}) \\ \cos (-A) & = \cos A && (\text{Identitas Sudut Negatif}) \end{aligned}}$$Perhatikan bahwa
$$\begin{aligned} m+n & = \left(\cos 0^\circ + \cos 1^\circ + \cos 2^\circ + \cdots + \cos 45^\circ\right) + \left(\cos 45^\circ + \cos 46^\circ + \cos 47^\circ + \cdots + \cos 90^\circ\right) \\ & = (\cos 0^\circ + \cos 90^\circ) + (\cos 1^\circ + \cos 89^\circ) + (\cos 2^\circ + \cos 88^\circ) + \cdots + (\cos 44^\circ + \cos 46^\circ) + (\cos 45^\circ + \cos 45^\circ) \\ & = 2 \cos 45^\circ \cos (-45^\circ) + 2 \cos 45^\circ \cos (-44^\circ) + 2 \cos 45^\circ \cos (-43^\circ) + \cdots + 2 \cos 45^\circ \cos (-1^\circ) + 2 \cos 45^\circ \cos (0^\circ) \\ & = 2 \left(\dfrac12\sqrt2\right) \cos (45^\circ) + 2 \left(\dfrac12\sqrt2\right)\cos (44^\circ) + 2 \left(\dfrac12\sqrt2\right) \cos (43^\circ) + \cdots + 2 \left(\dfrac12\sqrt2\right) \cos (1^\circ) + 2 \left(\dfrac12\sqrt2\right) \cos (0^\circ) \\ & = \sqrt2 \cos 45^\circ + \sqrt2 \cos 44^\circ + \sqrt2 \cos 43^\circ + \cdots + \sqrt2 \cos 1^\circ + \sqrt2 \cos 0^\circ \\ & = \sqrt2\left(\cos 45^\circ + \cos 44^\circ + \cos 43^\circ + \cdots + \cos 1^\circ + \cos 0^\circ\right) \\ & = (\sqrt2)m \end{aligned}$$Dengan demikian, nilai dari ekspresi yang ditanyakan dapat kita tentukan sekarang.
$$\dfrac{m+n}{m} = \dfrac{(\sqrt2)\cancel{m}}{\cancel{m}} = \sqrt2$$Jadi, nilai dari $\boxed{\dfrac{m+n}{m} = \sqrt2}$
(Jawaban A)
Soal Nomor 39
Definisikan notasi hasil kali (product notation) sebagai $$\displaystyle \prod_{n=1}^k a_n = a_1 \cdot a_2 \cdot \cdots \cdot a_k.$$Nilai dari $\displaystyle \prod_{n=1}^{89} (\tan n^\circ \cos 1^\circ + \sin 1^\circ)$ adalah $\cdots \cdot$
A. $\sin 1^\circ$ D. $\tan 1^\circ$
B. $\sec 1^\circ$ E. $\cos 1^\circ$
C. $\csc 1^\circ$
Perhatikan bahwa
$$\begin{aligned} \displaystyle \prod_{n=1}^{89} (\tan n^\circ \cos 1^\circ+ \sin 1^\circ) & = \prod_{n=1}^{89} \left(\dfrac{\sin n^\circ}{\cos n^\circ} \cos 1^\circ + \sin 1^\circ\right) \\ & = \prod_{n=1}^{89} \dfrac{\sin n^\circ \cos 1^\circ + \sin 1^\circ \cos n^\circ}{\cos n^\circ} \\ & = \prod_{n=1}^{89} \dfrac{\sin (n^\circ + 1^\circ)}{\cos n^\circ} \\ & = \dfrac{\sin 2^\circ}{\cos 1^\circ} \cdot \dfrac{\sin 3^\circ}{\cos 2^\circ} \cdot \cdots \cdot \dfrac{\sin 90^\circ}{\cos 89^\circ} \\ & = \dfrac{\sin 2^\circ}{\cos 88^\circ} \cdot \dfrac{\sin 3^\circ}{\cos 87^\circ} \cdot \cdots \cdot \dfrac{\sin 89^\circ}{\cos 1^\circ} \cdot \dfrac{\sin 90^\circ}{\cos 89^\circ} \\ & = \dfrac{\sin 2^\circ}{\sin 2^\circ} \cdot \dfrac{\sin 3^\circ}{\sin 3^\circ} \cdot \cdots \cdot \dfrac{\sin 89^\circ}{\sin 89^\circ} \cdot \dfrac{1}{\sin 1^\circ} \\ & = 1 \cdot 1 \cdot \cdots \cdot 1 \cdot \csc 1^\circ \\ & = \csc 1^\circ \end{aligned}$$Jadi, nilai dari $\displaystyle \prod_{n=1}^{89} (\tan n^\circ \cos 1^\circ + \sin 1^\circ)$ adalah $\boxed{\csc 1^\circ}$
(Jawaban C)
Bagian Esai
Soal Nomor 1
Tentukan nilai dari ekspresi trigonometri berikut.
a. $1-2 \sin^2 22,5^{\circ}$
b. $2 \cos 97,5^{\circ} \sin 52,5^{\circ}$
c. $6 \sin 165^{\circ} \cos 15^{\circ}$
d. $\dfrac{\cos 75^{\circ}-\cos 15^{\circ}}{\sin 75^{\circ}-\sin 15^{\circ}}$
Jawaban a)
Berdasarkan identitas sudut ganda:
$\boxed{\cos 2x = 1-2 \sin^2 x}$
kita peroleh bahwa
$\begin{aligned} 1-2 \sin^2 22,5^{\circ} & = \cos 2(22,5^{\circ}) \\ & = \cos 45^{\circ} \\ & = \dfrac12\sqrt2 \end{aligned}$
Jawaban b)
Berdasarkan identitas perkalian:
$$\boxed{2 \sin A \cos B = \sin (A+B)+\sin (A-B)}$$kita peroleh bahwa
$$\begin{aligned} & 2 \cos 97,5^{\circ} \sin 52,5^{\circ} \\ & = \sin (52,5^{\circ}+97,5^{\circ}) + \sin (52,5^{\circ}-97,5^{\circ}) \\ & = \sin (150^{\circ}) + \sin (-45^{\circ}) \\ & = \sin 150^{\circ}- \sin 45^{\circ} \\ & = \dfrac12-\dfrac12\sqrt2 \\ & = \dfrac12(1-\sqrt2) \end{aligned}$$Jawaban c)
Berdasarkan identitas perkalian:
$$\boxed{2 \sin A \cos B = \sin (A+B)+\sin (A-B)}$$kita peroleh bahwa
$\begin{aligned} & 6 \sin 165^{\circ} \cos 15^{\circ} \\ & = 3(2 \sin 165^{\circ} \cos 15^{\circ}) \\ & = 3(\sin (165^{\circ} + 15^{\circ}) + \sin (165^{\circ} -15^{\circ}) \\ & = 3(\sin 180^{\circ} + \sin 150^{\circ}) \\ & = 3\left(0 + \dfrac12\right) = \dfrac32 \end{aligned}$
Jawaban d)
Berdasarkan identitas selisih fungsi sinus dan kosinus:
$$\boxed{\begin{aligned} \sin A-\sin B & = 2 \cos \dfrac{A+B}{2} \sin \dfrac{A+B}{2} \\ \cos A-\cos B & = -2 \sin \dfrac{A+B}{2} \sin \dfrac{A+B}{2} \end{aligned}}$$kita peroleh bahwa
$\begin{aligned} & \dfrac{\cos 75^{\circ}-\cos 15^{\circ}}{\sin 75^{\circ}-\sin 15^{\circ}} \\ & = \dfrac{-2 \sin \dfrac{75^{\circ}+15^{\circ}}{2} \cos \dfrac{75^{\circ}-15^{\circ}}{2}}{2 \cos \dfrac{75^{\circ}+15^{\circ}}{2} \sin \dfrac{75^{\circ}-15^{\circ}}{2}} \\ & = \dfrac{-\cancel{2} \sin 45^{\circ} \bcancel{\sin 30^{\circ}}}{\cancel{2} \cos 45^{\circ} \bcancel{\sin 30^{\circ}}} \\ & = \dfrac{-\cancel{\dfrac12\sqrt2}}{\cancel{\dfrac12\sqrt2}} \\ & = -1 \end{aligned}$
Soal Nomor 2
Jika $\sin \left(A+\dfrac{\pi}{3}\right) = \sin A$, buktikan bahwa $\tan A = \sqrt3$.
Berdasarkan identitas jumlah sudut sinus:
$\boxed{\sin (x+y) = \sin x \cos y + \cos x \sin y}$
kita peroleh
$$\begin{aligned} \sin \left(A+\dfrac{\pi}{3}\right) & = \sin A \\ \sin A \cos \dfrac{\pi}{3} + \cos A \sin \dfrac{\pi}{3} & = \sin A \\ \sin A \cdot \dfrac12 + \cos A \cdot \dfrac12\sqrt3 & = \sin A \\ \dfrac12\sin A-\sin A & = -\dfrac12\sqrt3 \cos A \\ \bcancel{-\dfrac12} \sin A & = \bcancel{-\dfrac12}\sqrt3 \cos A \\ \sin A & = \sqrt3 \cos A \\ \dfrac{\sin A}{\cos A} = \tan A & = \sqrt3 \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\tan A = \sqrt3$.
Soal Nomor 3
Jika $3 \cos \left(A+\dfrac{\pi}{4}\right) = \cos \left(A-\dfrac{\pi}{4}\right)$, buktikan bahwa $\tan A = \dfrac12$.
Berdasarkan identitas jumlah dan selisih sudut kosinus:
$\boxed{\cos (x \pm y) = \cos x \cos y \mp \sin x \sin y}$
kita peroleh
$$\begin{aligned} 3 \cos \left(A+\dfrac{\pi}{4}\right) & = \cos \left(A-\dfrac{\pi}{4}\right) \\ 3 \left(\cos A \cos \dfrac{\pi}{4}-\sin A \sin \dfrac{\pi}{4}\right) & = \cos A \cos \dfrac{\pi}{4}+\sin A \sin \dfrac{\pi}{4} \\ 3 \left(\cos A \cdot \dfrac12\sqrt2 -\sin A \cdot \dfrac12\sqrt2\right) & = \cos A \cdot \dfrac12\sqrt2 +\sin A \cdot \dfrac12\sqrt2 \\ \dfrac32\sqrt2 \cos A-\dfrac32\sqrt2 \sin A & = \dfrac12\sqrt2 \cos A+ \dfrac12\sqrt2 \sin A \\ \dfrac32\sqrt2 \cos A-\dfrac12\sqrt2 \cos A & = \dfrac12\sqrt2 \sin A+\dfrac32\sqrt2 \sin A \\ \bcancel{\sqrt2} \cos A & = 2 \cdot \bcancel{\sqrt2} \sin A \\ \cos A & = 2 \sin A \\ \dfrac{\sin A}{\cos A} = \tan A & = \dfrac12 \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\tan A = \dfrac12$.
Soal Nomor 4
Tentukan nilai $x$ untuk $0 \leq x \leq 360^{\circ}$ jika:
$$\begin{aligned} \text{a}. &~\cos x = \cos 100^{\circ} \cos 35^{\circ}-\sin 100^{\circ} \sin 35^{\circ} \\ \text{b}. &~\sin x = \sin 115^{\circ} \cos 5^{\circ} + \cos 115^{\circ} \sin 5^{\circ} \\ \text{c}. &~\tan 3x = \dfrac{\tan \dfrac{7}{12}\pi-\tan \dfrac{\pi}{12}}{1+\tan \dfrac{7}{12}\pi \tan \dfrac{\pi}{12}} \end{aligned}$$
Jawaban a)
Diketahui persamaan
$$\cos x = \cos 100^{\circ} \cos 35^{\circ}-\sin 100^{\circ} \sin 35^{\circ}.$$Gunakan identitas jumlah sudut kosinus.
$\boxed{\cos (A+B) = \cos A \cos B-\sin A \sin B}$
Untuk $A = 100^{\circ}$ dan $B = 35^{\circ}$, kita peroleh bahwa
$\begin{aligned} & \cos 100^{\circ} \cos 35^{\circ}-\sin 100^{\circ} \sin 35^{\circ} \\ & = \cos (100^{\circ} + 35^{\circ}) \\ & = \cos 135^{\circ} = -\dfrac12\sqrt2 \end{aligned}$
Jadi, nilai $x = 135^{\circ}$. Selain itu, nilai $x$ bisa juga $225^{\circ}$ karena $\cos 225^{\circ} = -\dfrac12\sqrt2$.
Jawaban b)
Diketahui persamaan
$\sin x = \sin 115^{\circ} \cos 5^{\circ} + \cos 115^{\circ} \sin 5^{\circ}$
Gunakan identitas jumlah sudut sinus.
$$\boxed{\sin (A+B) = \sin A \cos B-\cos A \sin B}$$Untuk $A = 115^{\circ}$ dan $B = 5^{\circ}$, kita peroleh bahwa
$\begin{aligned} & \sin 115^{\circ} \cos 5^{\circ} + \cos 115^{\circ} \sin 5^{\circ} \\ & = \sin (115^{\circ} + 5^{\circ}) \\ & = \sin 120^{\circ} = \dfrac12\sqrt3 \end{aligned}$
Jadi, nilai $x = 120^{\circ}$. Selain itu, nilai $x$ bisa juga $60^{\circ}$ karena $\sin 60^{\circ} = \dfrac12\sqrt3$.
Jawaban c)
Diketahui persamaan
$\tan 3x = \dfrac{\tan \dfrac{7}{12}\pi-\tan \dfrac{\pi}{12}}{1+\tan \dfrac{7}{12}\pi \tan \dfrac{\pi}{12}}$
Gunakan identitas selisih sudut tangen.
$\boxed{\tan (A-B) = \dfrac{\tan A-\tan B}{1+\tan A \tan B}}$
Untuk $A = \dfrac{7}{12}\pi$ dan $B = \dfrac{\pi}{12}$, kita peroleh bahwa
$$\begin{aligned} \dfrac{\tan \dfrac{7}{12}\pi-\tan \dfrac{\pi}{12}}{1+\tan \dfrac{7}{12}\pi \tan \dfrac{\pi}{12}} & = \tan \left(\dfrac{7}{12}\pi-\dfrac{\pi}{12}\right) \\ & = \tan \dfrac12\pi = \tan 3x \end{aligned}$$Berdasarkan persamaan dasar trigonometri, kita dapatkan bentuk berikut.
$\begin{aligned} 3x & = \dfrac12\pi + k \cdot \pi \\ x & = \dfrac16\pi + k \cdot \dfrac{\pi}{3} \end{aligned}$
Untuk $k = 0, 1, 2, 3, 4, 5$, berturut-turut diperoleh $x = \dfrac16\pi$, $x = \dfrac12\pi$, $x = \dfrac56\pi$, $x = \dfrac76\pi$, $\dfrac32\pi$, dan $x = \dfrac{11}{6}\pi$.
Soal Nomor 5
Diketahui $a+b+c=180^{\circ}$, $\sin a = \dfrac35$, dan $\cos b = \dfrac{5}{13}$. Tentukan nilai $\sin c$.
Karena $\sin A = \dfrac35$, maka dengan menggunakan identitas Pythagoras, diperoleh
$\begin{aligned} \cos a &= \sqrt{1-\sin^2 a} \\ & = \sqrt{1-\left(\dfrac35\right)^2} \\ & = \sqrt{1-\dfrac{9}{25}} = \sqrt{\dfrac{16}{25}} = \dfrac45 \end{aligned}$
Dengan prinsip yang sama, dari $\cos b = \dfrac{5}{13}$, kita peroleh
$\begin{aligned} \sin b & = \sqrt{1-\cos^2 b} \\ & = \sqrt{1-\left(\dfrac{5}{13}\right)^2} \\ & = \sqrt{1-\dfrac{25}{169}} = \sqrt{\dfrac{144}{169}} = \dfrac{12}{13} \end{aligned}$
Perhatikan bahwa $a+b+c=180^{\circ}$ sehingga $c=180^{\circ}-(a+b)$. Untuk itu, didapat
$\begin{aligned} \sin c & = \sin (180^{\circ}-(a+b)) \\ & = \sin (a+b) \\ & = \sin a \cos b + \cos a \sin b \\ & = \dfrac35 \cdot \dfrac{5}{13} + \dfrac45 \cdot \dfrac{12}{13} \\ & = \dfrac{15}{65}+\dfrac{48}{65} = \dfrac{63}{65} \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\sin c = \dfrac{63}{65}}$
Soal Nomor 6
Perhatikan gambar berikut.
Tentukan nilai $\tan (x+y)$.
Kita akan menentukan nilai $\tan x$ dan $\tan y$ terlebih dahulu dengan memperhatikan gambar di atas.
Berdasarkan rumus Pythagoras, panjang $KM$ dirumuskan oleh
$\begin{aligned} KM & = \sqrt{KL^2+LM^2} \\ & = \sqrt{24^2+7^2} \\ & = \sqrt{625} = 25~\text{cm} \end{aligned}$
Juga berdasarkan rumus Pythagoras, panjang $KN$ dirumuskan oleh
$\begin{aligned} KN & = \sqrt{KM^2-MN^2} \\ & = \sqrt{25^2-15^2} \\ & = \sqrt{400} = 20~\text{cm} \end{aligned}$
Dengan demikian,
$\tan x = \dfrac{LM}{KL} = \dfrac{7}{24}$
$\tan y = \dfrac{MN}{KN} = \dfrac{15}{20} = \dfrac34.$
Gunakan identitas jumlah sudut tangen.
$\begin{aligned} \tan (x+y) & = \dfrac{\tan x + \tan y}{1-\tan x \tan y} \\ & = \dfrac{\dfrac{7}{24} + \dfrac34}{1-\dfrac{7}{24} \cdot \dfrac34} \\ & = \dfrac{\dfrac{25}{24}}{1-\dfrac{21}{96}} \\ & = \dfrac{\cancel{25}}{\cancel{24}} \cdot \dfrac{\cancelto{4}{96}}{\cancelto{3}{75}} \\ & = \dfrac43 \end{aligned}$
Jadi, nilai dari $\boxed{\tan (x+y) = \dfrac{4}{3}}$
Soal Nomor 7
Jika $x+y=\dfrac54\pi$, buktikan bahwa $(1+\tan x)(1+\tan y) = 2$.
Untuk membuktikan pernyataan di atas, kita akan menggunakan identitas jumlah sudut tangen.
$$\begin{aligned} \tan (x+y) & = \dfrac{\tan x + \tan y }{1-\tan x \tan y} \\ \tan \dfrac54\pi & = \dfrac{\tan x + \tan y }{1-\tan x \tan y} \\ 1 & = \dfrac{\tan x + \tan y }{1-\tan x \tan y} \\ 1-\tan x \tan y & = \tan x + \tan y \\ \tan x + \tan y + \tan x \tan y-1 & = 0 \\ (\tan x + 1)(\tan y +1)-2 & = 0 \\ (\tan x + 1)(\tan y +1) & = 2 \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\boxed{(\tan x + 1)(\tan y +1)=2}$
Soal Nomor 8
Jika $\sin (x+60^{\circ}) = \sin x$, buktikan bahwa $\tan x = \sqrt3$.
Gunakan identitas jumlah sudut sinus.
$$\begin{aligned} \sin (x+60^{\circ}) & = \sin x \\ \sin x \cos 60^{\circ} + \cos x \sin 60^{\circ} & = \sin x \\ \dfrac12 \sin x + \dfrac12\sqrt3 \cos x & = \sin x \\ \cancel{\dfrac12}\sqrt3 \cos x & = \cancel{\dfrac12} \sin x \\ \sqrt3 \cos x & = \sin x \\ \dfrac{\sin x}{\cos x} = \tan x & = \sqrt3 \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\tan x = \sqrt3$.
Soal Nomor 9
Jika $p = \sin x + \sin y$ dan $q = \cos x + \cos y$, buktikan bahwa $\dfrac12(p^2+q^2) = 1+\cos (x-y)$.
Diketahui
$\begin{aligned} p & = \sin x + \sin y \\ q & = \cos x + \cos y \end{aligned}$
Akan dibuktikan bahwa $\dfrac12(p^2+q^2) = 1+\cos (x-y)$ dengan menggunakan sejumlah identitas trigonometri berikut.
$$\boxed{\begin{aligned} \sin^2 x + \cos^2 x & = 1 \\ \cos (x-y) & = \cos x \cos y + \sin x \sin y \end{aligned}}$$Kita akan memperoleh
$$\begin{aligned} \dfrac12(p^2+q^2) & = \dfrac12((\sin x+\sin y)^2+(\cos x + \cos y)^2) \\ & = \dfrac12(\color{red}{\sin^2 x} + 2 \sin x \sin y + \color{blue}{\sin^2 y} + \color{red}{\cos^2 x} + 2 \cos x \cos y + \color{blue}{\cos^2 y}) \\ & = \dfrac12(2(\cos x \cos y + \sin x \sin y)+\color{red}{1}+\color{blue}{1}) \\ & = (\cos x \cos y + \sin x \sin y)+1 \\ & = 1+\cos (x-y) \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\dfrac12(p^2+q^2) = 1+\cos (x-y)$.
Soal Nomor 10
Buktikan persamaan-persamaan berikut.
$$\begin{aligned} \text{a}. &~\sin (x+y) \sin (x-y) = \sin^2 x-\sin^2 y \\ \text{b}. &~\cos (x+y) \cos (x-y) = \cos^2 x-\sin^2 y \end{aligned}$$
Jawaban a)
Dengan menggunakan identitas trigonometri berikut:
$$\boxed{\begin{aligned} \sin (A \pm B) & = \sin A \cos B \pm \cos A \sin B \\ \sin^2 A + \cos^2 A & = 1 \end{aligned}}$$diperoleh
$$\begin{aligned} \sin (x+y) \sin (x-y) & =(\sin x \cos y + \cos x \sin y)(\sin x \cos y-\cos x \sin y) \\ & = \sin^2 x \cos^2 y- \bcancel{\sin x \sin y \cos x \cos y} + \bcancel{\sin x \sin y \cos x \cos y} -\cos^2 x \sin^2 y \\ & = \sin^2 x \cos^2 y-\cos^2 x \sin^2 y \\ & = \sin^2 x(1-\sin^2 y)-(1-\sin^2 x) \sin^2 y \\ & = \sin^2 x-\cancel{\sin^2 x \sin^2 y}-\sin^2 y+\cancel{\sin^2 x \sin^2 y} \\ & = \sin^2 x-\sin^2 y \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\sin (x+y) \sin (x-y) = \sin^2 x-\sin^2 y$.
Jawaban b)
Dengan menggunakan identitas trigonometri berikut:
$$\boxed{\begin{aligned} \sin (A \pm B) & = \sin A \cos B \pm \cos A \sin B \\ \sin^2 A + \cos^2 A & = 1 \end{aligned}}$$diperoleh
$$\begin{aligned} \cos (x+y) \cos (x-y) & =(\cos x \cos y- \sin x \sin y)(\cos x \cos y+\sin x \sin y) \\ & = \cos^2 x \cos^2 y+\bcancel{\sin x \sin y \cos x \cos y}- \bcancel{\sin x \sin y \cos x \cos y} -\sin^2 x \sin^2 y \\ & = \cos^2 x \cos^2 y-\sin^2 x \sin^2 y \\ & = \cos^2 x(1-\sin^2 y)-(1-\cos^2 x) \sin^2 y \\ & = \cos^2 x-\cancel{\cos^2 x \sin^2 y}-\sin^2 y+\cancel{\cos^2 x \sin^2 y} \\ & = \cos^2 x-\sin^2 y \end{aligned}$$Jadi, terbukti bahwa $\cos (x+y) \cos (x-y) = \cos^2 x-\sin^2 y$.
Soal Nomor 11
Hitunglah hasilnya.
$\cos^2 1^{\circ} + \cos^2 2^{\circ} + \cdots + \cos^2 14^{\circ}$ $+ \cos^2 76^{\circ} + \cos^2 77^{\circ} + \cdots + \cos^2 90^{\circ}.$
Gunakan hubungan relasi sudut dan identitas trigonometri berikut.
$\begin{aligned} \cos x & = \sin (90^{\circ}-x) \\ \sin^2 x + \cos^2 x & = 1 \end{aligned}$
Kita dapat tuliskan
$$\begin{aligned} & \cos^2 1^{\circ} + \cos^2 2^{\circ} + \cdots + \cos^2 14^{\circ} + \cos^2 76^{\circ} + \cos^2 77^{\circ} + \cdots + \cos^2 90^{\circ} \\ & = \cos^2 1^{\circ} + \cos^2 2^{\circ} + \cdots + \cos^2 14^{\circ} + \sin^2 (90^{\circ}-76^{\circ}) + \sin^2 (90^{\circ}-77^{\circ}) + \cdots + \sin^2 (90^{\circ}-89^{\circ}) + \cos^2 90^{\circ} \\ & = (\cos^2 1^{\circ} +\sin^2 1^{\circ}) + (\cos^2 2^{\circ} + \sin^2 2^{\circ}) + \cdots + (\cos^2 14^{\circ} + \sin^2 14^{\circ}) + \color{red}{\cos^2 90^{\circ}} \\ & = \underbrace{1+1+\cdots+1}_{\text{ada 14}} + \color{red}{0} \\ & = 14 \end{aligned}$$Jadi, hasil perhitungan ekspresi trigonometri tersebut adalah $\boxed{14}$
Soal Nomor 12
Tentukan nilai dari $\log_{10} (\tan 1^{\circ}) + \log_{10} (\tan 2^{\circ}) +$ $\log_{10} (\tan 3^{\circ})+ \cdots + \log_{10} (\tan 88^{\circ}) +$ $\log_{10} (\tan 89^{\circ})$.
Gunakan sifat logaritma berikut.
$\boxed{\log_a b + \log_a c = \log_a bc}$
Gunakan juga hubungan komplemen sudut pada tangen.
$\boxed{\tan x \tan (90^{\circ}-x) = \tan x \cot x = 1}$
Kita peroleh
$$\begin{aligned} & \log_{10} (\tan 1^{\circ}) + \log_{10} (\tan 2^{\circ}) + \log_{10} (\tan 3^{\circ}) + \cdots + \log_{10} (\tan 88^{\circ}) + \log_{10} (\tan 89^{\circ}) \\ & = \log_{10} (\tan 1^{\circ} \cdot \tan 2^{\circ} \cdot \tan 3^{\circ} \cdots \tan 88^{\circ} \cdot \tan 89^{\circ}) \\ & = \log_{10} ((\tan 1^{\circ} \tan 89^{\circ}) \cdot (\tan 2^{\circ} \tan 88^{\circ}) \cdots (\tan 44^{\circ} \tan 46^{\circ}) \cdot \tan 45^{\circ}) \\ & = \log_{10} (1 \cdot 1 \cdots 1 \cdot 1) \\ & = \log_{10} 1 = 0 \end{aligned}$$Jadi, hasil dari perhitungannya adalah $\boxed{0}$
Soal Nomor 13
Tentukan nilai $x$ yang memenuhi $0 \leq x \leq \pi$ dan $$\dfrac{1}{\sin \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right)} = 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \cos \left(\dfrac{x}{2^2}\right) \cdots \cos \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right)$$
Pada persamaan yang diberikan di atas, kalikan kedua ruas dengan $\sin \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right)$, lalu gunakan identitas sudut ganda $\sin x \cos x = \dfrac12 \sin 2x$ secara berulang-ulang sampai $2010$ kali.
$$\begin{aligned} \dfrac{1}{\sin \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right)} & = 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \cos \left(\dfrac{x}{2^2}\right) \cdots \cos \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right) \\ 1 & = 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \cos \left(\dfrac{x}{2^2}\right) \cdots \color{red}{\cos \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right) \sin \left(\dfrac{x}{2^{2010}}\right)} \\ 1 & = \dfrac12 \cdot 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \cos \left(\dfrac{x}{2^2}\right) \cdots \color{red}{\cos \left(\dfrac{x}{2^{2009}}\right) \sin \left(\dfrac{x}{2^{2009}}\right)} \\ 1 & = \left(\dfrac12\right)^2 \cdot 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \cos \left(\dfrac{x}{2^2}\right) \cdots \cos \color{red}{\left(\dfrac{x}{2^{2008}}\right) \sin \left(\dfrac{x}{2^{2008}}\right)} \\ \vdots & ~~~~~~~~~~~\vdots~~~~~~~~~~~~\vdots~~~~~~~~~~~~\vdots \\ 1 & = \left(\dfrac12\right)^{2009} \cdot 2^{2010} \sqrt2 \cos \left(\dfrac{x}{2}\right) \sin \left(\dfrac{x}{2}\right) \\ 1 & = \cancel{\left(\dfrac12\right)^{2010}} \cdot \cancel{2^{2010}} \sqrt2 \sin x \\ 1 & = \sqrt2 \sin x \\ \dfrac{1}{\sqrt2} & = \sin x \end{aligned}$$Karena $0 \leq x \leq \pi$, maka kita peroleh $x = \dfrac{\pi}{4}$ atau $x = \dfrac{3\pi}{4}$.
Kalo soal ini bagaimana ya penyelesaiannya:
Jika
cos³ x + 1/(cos³ x). = 0. Maka nilai sin 2x = ….
Mantap Pak. Maju terus.
Coba di cek lagi yang nomor 10 Pak.
Terima kasih atas koreksinya, Pak. Sudah diperbaiki.
kak kasih saya link soalnya dong spt di latian” soal lain dari web kakak, sumpah ini keren banget soalnya makasihh
Oke. Sudah diupdate ya. Sekarang sudah ada versi PDF-nya.