$\arccos(\sin 6)$ の値を求める問題です。

解析学三角関数逆三角関数arccossincosラジアン角度の変換
2025/7/2

1. 問題の内容

arccos(sin6)\arccos(\sin 6) の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、66ラジアンがどの象限にあるかを考えます。π3.14\pi \approx 3.14 なので、2π6.282\pi \approx 6.28 となり、66 は第4象限に近いところにあります。正確には、3π/2<6<2π3\pi/2 < 6 < 2\piです。
三角関数の性質を利用して、sin6\sin 6cos\cos で表します。具体的には、sinx=cos(π2x)\sin x = \cos(\frac{\pi}{2} - x) という関係を使います。したがって、
sin6=cos(π26)\sin 6 = \cos(\frac{\pi}{2} - 6)
となります。
ここで、arccos(cosx)=x\arccos(\cos x) = x となるのは、0xπ0 \le x \le \pi のときのみです。
π26\frac{\pi}{2} - 6 は負の値なので、この範囲に収まるように調整します。
π261.576=4.43\frac{\pi}{2} - 6 \approx 1.57 - 6 = -4.43 です。
arccos\arccos の定義域は [0,π][0, \pi] なので、 arccos(cos(π26))\arccos(\cos(\frac{\pi}{2} - 6)) を直接 π26\frac{\pi}{2} - 6 とすることはできません。
cos(x)=cos(x)\cos(-x) = \cos(x) であることを利用して、
cos(π26)=cos(6π2)\cos(\frac{\pi}{2} - 6) = \cos(6 - \frac{\pi}{2})
と書き換えます。ここで、6π261.57=4.436 - \frac{\pi}{2} \approx 6 - 1.57 = 4.43 となり、0<4.43<π0 < 4.43 < \pi が成り立ちません。π3.14\pi \approx 3.14なので、4.43>π4.43 > \piが成り立ちます。
次に、cos(2πx)=cos(x) \cos(2\pi - x) = \cos(x) であることを利用します。
arccos(cosx)=2πx \arccos(\cos x) = 2\pi - xと書ける場合もあります。
cos(π26)=cos(6π2)\cos(\frac{\pi}{2} - 6)=\cos(6 - \frac{\pi}{2})でした。
6π26 - \frac{\pi}{2}という角度は第一象限と第二象限にはありません。第三象限か第四象限にあります。
さらに、2π(6π2)=2π6+π2=5π262\pi - (6-\frac{\pi}{2}) = 2\pi - 6 + \frac{\pi}{2} = \frac{5\pi}{2} - 6
5π2653.14267.856=1.85\frac{5\pi}{2} - 6 \approx \frac{5 \cdot 3.14}{2} - 6 \approx 7.85 - 6 = 1.85
0<1.85<π0 < 1.85 < \pi
したがって、arccos(sin6)=arccos(cos(6π2))=5π26\arccos(\sin 6) = \arccos(\cos(6 - \frac{\pi}{2})) = \frac{5\pi}{2} - 6 となります。

3. 最終的な答え

5π26\frac{5\pi}{2} - 6

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