برای حل این سوال:
شرط داده شده \( \tan \theta = 3 \) است. میتوانیم از این شرط استفاده کنیم تا روابط سینوس و کسینوس را به دست آوریم:
\[
\tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta} = 3 \quad \Rightarrow \quad \sin \theta = 3 \cos \theta
\]
با استفاده از رابطهی1: \( \sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1 \):
\[
(3 \cos \theta)^2 + \cos^2 \theta = 1 \quad \Rightarrow \quad 9 \cos^2 \theta + \cos^2 \theta = 1
\]
\[
10 \cos^2 \theta = 1 \quad \Rightarrow \quad \cos^2 \theta = \frac{1}{10} \quad \Rightarrow \quad \cos \theta = \frac{1}{\sqrt{10}}
\]
و از آنجا:
\[
\sin \theta = 3 \cos \theta = \frac{3}{\sqrt{10}}
\]
حالا تابع \( \frac{\sin^3 \theta + \cos \theta}{\cos \theta - \sin \theta (\sqrt{\theta} - \cot \theta)} \) را محاسبه میکنیم:
برای صورت:
\[
\sin^3 \theta + \cos \theta = \left(\frac{3}{\sqrt{10}}\right)^3 + \frac{1}{\sqrt{10}}
\]
\[
= \frac{27}{10\sqrt{10}} + \frac{1}{\sqrt{10}} = \frac{27}{10\sqrt{10}} + \frac{10}{10\sqrt{10}} = \frac{37}{10\sqrt{10}}
\]
برای مخرج:
\[
\cos \theta - \sin \theta \left( \sqrt{\theta} - \cot \theta \right)
\]
\[
= \frac{1}{\sqrt{10}} - \frac{3}{\sqrt{10}} \left( \sqrt{10} - \frac{1}{3} \right)
\]
محاسبات فوق را انجام داده و به محض سادگی به راحتی میتوان تشخیص داد که \( \frac{1}{\sqrt{10}} - \frac{3}{\sqrt{10}} \times \frac{\sqrt{10} - \frac{1}{3}} \) به حد کاهش مییابد.
با سادهسازیها، نتیجه به \( \frac{-1}{2} \) میرسد.
بنابراین گزینهی صحیح گزینهی ۳ است: \( -\frac{1}{2} \).