trigonometry (chapter 6) sample test #2 - · pdf filetrigonometry (chapter 6) – sample...

16
Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 First, a couple of things to help out: Page 1 of 16

Upload: nguyenkien

Post on 15-Mar-2018

231 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry(Chapter6)–SampleTest#2

 

First, a couple of things to help out: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 1 of 16

Page 2: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

More Formulas (memorize these):   

Law of Sines: 

sin sin sin 

Law of Cosines: 

  2 cos  

   2 cos  

   2 cos  

Area of a Triangle: 

12 sin

12 sin

12 sin  

12

 

Find the area of the triangle having the given measurements. Round to the nearest square unit. 

1)  C = 120°, a = 4 yards, b = 5 yards 

sin ∙ 4 ∙ 5 ∙ sin 120°  yards2 

 

2)  

 

 

 

     

tan 38°51

 

51 ∙ tan 38° 39.8456meters 

tan 50°51

 

51 ∙ tan 50° 60.7794meters 

60.7794 39.8456 ~ . meters 

Page 2 of 16

Page 3: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest 

degree.  

When you are given the lengths of two sides and the measure of the angle between them: 

Use the Law of Cosines to determine the third side length, 

Use the Law of Sines to determine the measure of one of the two unknown angles, and 

Subtract the two known angle measures from 180° to get the measure of the last unknown angle. 

  2 cos  

   2 cos     Law of Cosines 

   2 cos  

Note: in problems with a lot of calculations, it is a good idea to keep more accuracy than you 

are required to provide in the final answer, and round your answer at the end.  This avoids the 

compounding of rounding errors throughout your calculations.  

3) a = 6, c = 12, B = 124° 

6 12 2 6 12 cos 124° ~16.14075~ .  

sin sin

6sin

16.14075sin 124°

⇒sin 0.3082

⇒ ∠ ° 

∠ 180° 124° 18° °  

   

 

   

4,2

4,2

4,2

Step 1:

A negative radius is confusing, let’s make it positive. 

Recall that changing sign of   requires you to either 

add or subtract   radians (180°) from  . 

Step 2:

At an angle of   , move a distance of 4. 

Step 3: Answer:  PointA

Page 3 of 16

Page 4: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alternatively, convert the polar coordinates  , to rectangular coordinates as follows: 

4,34 

cos 4 cos34

4 ∙√22

2√2~ 2.8 

sin 4 sin34

4 ∙√22

2√2~ 2.8 

So, the rectangular coordinates are:   . , .  

 

Polar coordinates of a point are given. Find the rectangular coordinates of the point. Give exact answer.  

6) (‐3, 270°) 

First, note that  3, 270° 3, 270° 180° 3, 90°  

3, 90° 

cos 3 cos 90° 3 ∙ 0 0 

sin 3 sin 90° 3 ∙ 1 3 

So, the rectangular coordinates are:   ,    

Step 1:

The angle     is at 225°. 

Step 2: 

The radius  4  means we move in 

the direction of the angle a distance 

of 4. 

Step 3: 

Answer:  Shownasagreenpointonthegraph. 

Recall that we can change the sign of   , and either add or subtract 

180° from  , and get a new representation for the same point! 

Page 4 of 16

Page 5: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

 

7) (3, ‐135°) 

3, 135° 

cos 3 cos 135° 3 ∙√22

3√22 

sin 3 sin 135° 3 ∙√22

3√22 

So, the rectangular coordinates are:  √ , √

 

 

8) (5,  ) 

5,  

cos 5 cos23

5 ∙12

52 

sin 5 sin23

5 ∙√32

5√32

 

So, the rectangular coordinates are:   , √  

 

The rectangular coordinates of a point are given. Find polar coordinates of the point. Express  in radians. 

9) (8,‐8) 

8 8 8√2 

tan88

tan 1 in 4 74 

So, the polar coordinates are:   √ ,  

 

   

Page 5 of 16

Page 6: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

10) (3√3, 3) 

3√3 3 6 

tan3

3√3tan

√33

in 1 6 

So, the polar coordinates are:   ,  

 

11) (0,  √7) 

0 √7 √7 

tan√70

undefined at:32 

So, the polar coordinates are:   √ , or √ ,  

 

Convert the rectangular equation to a polar equation that expresses r in terms of  . 

12)  1 

  Since   sin , we make that substitution and solve for  . 

sin 1 

or  

 

13)  25 

Substitute   cos   and   sin . 

cos sin 25 

cos sin 25  (recall that:  cos sin 1) 

25 

    (note that we take the positive root of   only) 

Page 6 of 16

Page 7: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Convert the polar equation to a rectangular equation. 

14) r=3 

  Substitute   

  3 

 

 

15) r=6csc

6sin

 

sin 6 

Substitute  y rsin  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Find the absolute value of the complex number. 

17)  8 2  

8 2 √68 √  

 

 

The graph has a constant radius, no 

matter what the value of the angle.  

It is also obviously a circle of radius 

2.  The polar equation, then, is: 

See how much simpler this is than 

the rectangular equation:  

Page 7 of 16

Page 8: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Write the complex number in polar form. Express the argument in radians. 

18)  3√3 3  

The process of putting a complex number in polar form is very similar to converting a set 

of rectangular coordinates to polar coordinates.  So, if this process seems familiar, that’s 

because it is. 

3√3 3 6 

tan3

3√3tan

√33

in 3 76 

So, the polar form is:    

Note: 6cis 6 ∙   because   cos sin .  However, the student may not 

be required to know this at this point in the course. 

 

19)  3 3  

3 3 3√2 

tan33

tan 1 in 4 74 

So, the polar form is:   √ √  

Note: 3√2cis 3√2 ∙   because   cos sin .  However, the student 

may not be required to know this at this point in the course. 

 

Write the complex number in rectangular form. Give exact answer. 

20)  3 cos 120° sin 120°  

3cis120° 3cis 120° 180° 3cis300° 

We want this in the form    

cos 3cos 300° 3 ∙   

sin 3sin 300° 3 ∙ √ √  

So, the rectangular form is:     √ 

Page 8 of 16

Page 9: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

21) 9 cos sin  

We want this in the form    

cos 9cos 9 ∙ 1 9  

sin 9sin 9 ∙ 0 0  

So, the rectangular form is:    

 

Find the product of the complex numbers. Leave answer in polar form. 

22)   √3 cos sin     shorthand is:   √3cis  

√6 cos sin      shorthand is:   √6cis  

To multiply two numbers in polar form, multiply the  ‐values and add the angles. 

∙ √3 ∙ √6 ∙ cis74

94

3√2cis 4 √  

Note: multiplication may be easier to understand in exponential form, since exponents are added when values with the same base are multiplied: 

√3 ∙ ∙ √6 ∙ √3 ∙ √6 ∙ 3√2 3√2 3√2 

 

23)  4  

6 6

Relating to  : 

0 4 4and tan40

undefinedat: 2 

So, the polar form is:  4 cos sin 4cis  

Relating to  : 

6 6 6√2and tan66

tan 1 in 2 34 

So, the polar form is:  6√2 cos

sin

6√2cis

 

Then, multiply: 

∙ 4cis2

∙ 6√2cis34

24√2cis2

34

√  

This problem is probably best approached by converting each number to polar form and then multiplying. 

Page 9 of 16

Page 10: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Find the quotient   of the complex numbers. Leave answer in polar form. 

24)   √3 cos sin  

√6 cos sin   

To divide two numbers in polar form, divide the  ‐values and subtract the angles. 

∙√3

√6∙ cis

74

94

1

√2cis

2√22cis

22

√ 

Note: division may be easier to understand in exponential form, since exponents are subtracted when values with the same base are divided: 

√3 ∙

√6 ∙

1

√2

√22

√22

√22

 

 

Use DeMoivre's Theorem to find the indicated power of the complex number. Write the answer in rectangular form. 

25)  3 cos15° sin15°   

To take a power of two numbers in polar form, take the power of the  ‐value and multiply the angle by the exponent.  (This is the essence of DeMoivre’s Theorem.) 

3 cos15° sin15° 3 ∙ cis 4 ∙ 15° 81cis 60°  

81 cos60° sin60° 8112

√32

√ 

Note:  Consider this in exponential form.  Exponents are multiplied when a value with an exponent is taken to a power: 

3cis12

3 ∙ 3 ∙ ∙ 81 ∙  

 

26)  √3  

√3 1 2and tan1

√3tan

√33

in 2 56 

Then,  √3 2cis 2 cis 6 ∙  

64cis5 64 ∙ cos 5 sin 5  

Page 10 of 16

Page 11: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Find all the complex roots.  Write the answer in the indicated form. 

27) The complex cube roots of 8 (rectangular form). 

We must use DeMoivre’s Theorem for roots to solve this problem. 

Let   cos sin .  Then,   has   distinct complex  ‐th roots that occupy positions 

equidistant from each other on a circle of radius √ .  Let’s call the roots:  , , … ,   

Then, these roots can be calculated as follows: 

√ ∙ cos2

sin2

 

Given this, let’s find the cube roots of  . 

  First, since   , we have   8  and   0. 

  Then,   √8 0 8;  √ 2 

  And,   tan 0°;    0° 

  The incremental angle for successive roots is:  360° 3roots 120°. 

  Then create a root development chart like this (answers are in green): 

Cube roots of  :      √ √        °       incremental ° 

Angle ( )  √ ∙ √ ∙ ∙  

0  0°   

1    0° 120° 120° √  

2  120° 120° 240° √  

Notice that if we add another 120°, we get 360°, which is equivalent to our first angle, 0° because360° 360° 0°.  This is a good thing to check.  The “next angle” will always be equivalent to the first angle!  If it isn’t, go back and check your work. 

Roots fit on a circle:  Notice that, since all of the roots of     

have the same magnitude, and their angles that are 120° apart from each other, that they occupy equidistant positions 

on a circle with center  0, 0 and radius √8 2. 

More information about using DeMoivre’s Theorem for Roots, 

including a more complex example, can be found in the 

Trigonometry Handbook on www.mathguy.com.   

Page 11 of 16

Page 12: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

⟨ 4, 21⟩  ⟨ 2,7⟩ 

⟨ 2, 14⟩ 

‖ ‖ 2 14  

√200 √100 ∙ √2 √  

Subtracting  is the same as adding .

To get – , simply change the sign of each 

element of  .  If you find it easier to add 

than to subtract, you may want to adopt 

this approach to subtracting vectors. 

⟨ 12, 2⟩ ⟨ 6, 7⟩ ⟨ 12 6, 2 7⟩ 

⟨ , ⟩  

Let v be the vector from initial point   to terminal point  .  Write v in terms of   and  . 

An alternative notation for a vector in the form     is  ⟨ , ⟩.  Using this alternative notation makes many vector operations much easier to work with. 

28)  5, 5 ; 1, 5  

We can calculate   as the difference between the two given points. 

  1, 5  

5, 5  

⟨ 6, 0⟩    So, in terms of   and  ,   

Find the specified vector or scalar. 

29) u = ‐2i ‐ 7j and v = ‐4i ‐ 21j; Find ‖ ‖. 

 

 

 

 

 

 

30) u = ‐12i ‐ 2j, v = 6i + 7j; Find u ‐ v. 

To add or subtract vectors, simply 

line them up vertically and perform 

the required operation: 

 

 

 Find the unit vector that has the same direction as the vector v. 

A unit vector has magnitude 1.  To get a unit vector in the same direction as the original vector, divide the vector by its magnitude. 

31) v = 3i ‐ 4j 

  The unit vector is:  ‖ ‖

 

Page 12 of 16

Page 13: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

Write the vector v in terms of i and j whose magnitude v and direction angle   are given. Give exact answer. 

32)‖ ‖ = 7, θ = 225° 

The unit vector in the direction θ 225° is: 

⟨cos 225°, sin 225°⟩ ⟨√22,

√22⟩

√22

√22

 

Multiply this by  ‖ ‖   to get   : 

7√22

√22

√ √ 

 

Solve the problem. 

33) The magnitude and direction of two forces acting on an object are 60 pounds, N40°E, and 70 pounds, N40°W, respectively. Find the magnitude, to the nearest hundredth of a pound, and the direction angle, to the nearest tenth of a degree, of the resultant force. 

This problem requires the addition of two vectors.  The approach I prefer is: 

1) Convert each vector into itsi and j components, call them   and  , 

2) Add the resulting   and   values for the two vectors, and 

3) Convert the sum to its polar form.  

Keep additional accuracy throughout and round at the end.  This will prevent error 

compounding and will preserve the required accuracy of your final solutions. 

Step 1:  Convert each vector into itsi and j components 

Let   be a force of 60 lbs. at bearing: N40°E 

From the diagram at right,  

θ 90° 40° 50° 

60 cos 50° 38.5673 

60 sin 50° 45.9627 

Let   be a force of 70 lbs. at bearing: N40°W 

From the diagram at right,  

φ 90° 40° 50° 

70 cos 50° 44.9951 

70 sin 50° 53.6231 

Page 13 of 16

Page 14: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

   ⟨5, 6⟩ 

 ∙ ⟨ 3, 12⟩ 

⟨ 5, 3⟩ 

⟨0, 3⟩ 

∙ 0 ∙ 3 3 ∙ 12 0 36

⟨38.5673, 45.9627⟩ ⟨ 44.9951, 53.6231⟩ 

⟨ 6.4278, 99.5858⟩ 

 

Step 2:  Add the results for the two vectors 

 

 

 

Step 3:  Convert the sum to its polar form 

  Direction Angle  tan .

.. ° 

  Magnitude  6.4278 99.5858 .  lbs. 

 

34) One rope pulls a barge directly east with a force of 79 newtons, and another rope pulls the barge directly north with a force of 87 newtons.  Find the magnitude of the resultant force acting on the barge. 

The process of adding two vectors whose headings are north, east, 

west or south (NEWS) is very similar to converting a set of 

rectangular coordinates to polar coordinates.  So, if this process 

seems familiar, that’s because it is. 

79 87 .  

This problem does not require it, but let’s calculate the direction angle anyway. 

tan8779

47.8° 

 

Use the given vectors to find the specified scalar. 

35) u = ‐5i + 3j, v = 5i ‐ 6j,w = ‐3i + 12j; Find u ∙ w + v ∙ w. 

The alternate notation for vectors comes in especially handy in doing these types of 

problems.  Also, note that:  (u ∙ w) + (v ∙ w) = (u + v) ∙ w.  Let’s calculate (u + v) ∙ w.  

 

 

 

 

Using the distributive property for dot 

products results in an easier problem 

with fewer calculations. 

Page 14 of 16

Page 15: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

cos  ∙

‖ ‖‖ ‖ √ ∙√ √ 

⟨1, 1⟩ ∙ ⟨4, 5⟩ 

1 ∙ 4 1 ∙ 5 1 

‖ ‖ 1 1 √2 

‖ ‖ 4 5 √41

cos1

√82. ° 

   ∙ ⟨ 11, 6⟩ 

  ∙   4 ∙ 11   4 ∙ 6 44 24

⟨ 4, 4⟩ 

Clearly,  2  

Therefore, the vectors are parallel.

⟨3, 4⟩  ⟨6, 8⟩ 

It is clearly easier to check whether one 

vector is a multiple of the other than to 

use the dot product method.  The 

student may use either, unless 

instructed to use a particular method.

To determine if two vectors are parallel using the 

dot product, we check to see if: 

  ∙ ‖ ‖‖ ‖ 

Therefore, the vectors are parallel.

⟨3, 4⟩ ∙ ⟨6, 8⟩ 

32 50 18

‖ ‖ 4 5 3

‖ ‖ 8 10 6

‖ ‖‖ ‖ 5 ∙ 10 50  

36) u = ‐4i + 4j, v = ‐11i ‐ 6j; Find u ∙ v. 

The alternate notation for vectors comes in especially handy in calculating a dot product. 

 

 

 

Find the angle between the given vectors. Round to the nearest tenth of a degree. 

37) u = i ‐ j, v = 4i + 5j 

cos  ∙

‖ ‖‖ ‖ 

0° 180°  

 

 

 

 

Use the dot product to determine whether the vectors are parallel, orthogonal, or neither. 

If the vectors are parallel, one is a multiple of the other; also   ∙ ‖ ‖‖ ‖ . 

If the vectors are perpendicular, their dot product is zero. 

38) v = 3i + 4j, w = 6i + 8j 

 

Page 15 of 16

Page 16: Trigonometry (Chapter 6) Sample Test #2 - · PDF fileTrigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 Solve the triangle. Round lengths to the nearest tenth and angle measures to the nearest

Trigonometry (Chapter 6) – Sample Test #2 

39) v = 4i + 3j, w = 3i ‐ 4j 

Calculate the dot product. 

⟨4,3⟩ ∙ ⟨3, 4⟩ 

4 ∙ 3 3 ∙ 4 12 12 0 

Therefore, the vectors are orthogonal.

 

 

 

 

Page 16 of 16