$0 \le \theta < 2\pi$ のとき、次の方程式を解く。 (1) $\sin(\theta + \frac{\pi}{6}) = \frac{\sqrt{3}}{2}$ (2) $\cos(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{\sqrt{2}}$ (3) $\sin(\theta + \frac{\pi}{4}) = \frac{1}{2}$ (4) $\tan(\theta + \frac{\pi}{6}) = 1$

解析学三角関数方程式三角方程式
2025/7/7

1. 問題の内容

0θ<2π0 \le \theta < 2\pi のとき、次の方程式を解く。
(1) sin(θ+π6)=32\sin(\theta + \frac{\pi}{6}) = \frac{\sqrt{3}}{2}
(2) cos(θπ3)=12\cos(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{\sqrt{2}}
(3) sin(θ+π4)=12\sin(\theta + \frac{\pi}{4}) = \frac{1}{2}
(4) tan(θ+π6)=1\tan(\theta + \frac{\pi}{6}) = 1

2. 解き方の手順

(1) sin(θ+π6)=32\sin(\theta + \frac{\pi}{6}) = \frac{\sqrt{3}}{2}
θ+π6=t\theta + \frac{\pi}{6} = t と置くと、sint=32\sin t = \frac{\sqrt{3}}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π6t<2π+π6\frac{\pi}{6} \le t < 2\pi + \frac{\pi}{6}
sint=32\sin t = \frac{\sqrt{3}}{2} を満たす tt は、
t=π3,2π3t = \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}
したがって、
θ+π6=π3\theta + \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{3} より、θ=π3π6=π6\theta = \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{6}
θ+π6=2π3\theta + \frac{\pi}{6} = \frac{2\pi}{3} より、θ=2π3π6=4π6π6=3π6=π2\theta = \frac{2\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{4\pi}{6} - \frac{\pi}{6} = \frac{3\pi}{6} = \frac{\pi}{2}
(2) cos(θπ3)=12\cos(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{\sqrt{2}}
θπ3=t\theta - \frac{\pi}{3} = t と置くと、cost=12\cos t = -\frac{1}{\sqrt{2}}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π3t<2ππ3-\frac{\pi}{3} \le t < 2\pi - \frac{\pi}{3}
cost=12\cos t = -\frac{1}{\sqrt{2}} を満たす tt は、
t=3π4,5π4t = \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}
したがって、
θπ3=3π4\theta - \frac{\pi}{3} = \frac{3\pi}{4} より、θ=3π4+π3=9π12+4π12=13π12\theta = \frac{3\pi}{4} + \frac{\pi}{3} = \frac{9\pi}{12} + \frac{4\pi}{12} = \frac{13\pi}{12}
θπ3=5π4\theta - \frac{\pi}{3} = \frac{5\pi}{4} より、θ=5π4+π3=15π12+4π12=19π12\theta = \frac{5\pi}{4} + \frac{\pi}{3} = \frac{15\pi}{12} + \frac{4\pi}{12} = \frac{19\pi}{12}
(3) sin(θ+π4)=12\sin(\theta + \frac{\pi}{4}) = \frac{1}{2}
θ+π4=t\theta + \frac{\pi}{4} = t と置くと、sint=12\sin t = \frac{1}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π4t<2π+π4\frac{\pi}{4} \le t < 2\pi + \frac{\pi}{4}
sint=12\sin t = \frac{1}{2} を満たす tt は、
t=π6,5π6t = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}
したがって、
θ+π4=π6\theta + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{6} より、θ=π6π4=2π123π12=π12\theta = \frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = \frac{2\pi}{12} - \frac{3\pi}{12} = -\frac{\pi}{12}。これは範囲外なので、2π2\pi を足すと θ=2ππ12=23π12\theta = 2\pi - \frac{\pi}{12} = \frac{23\pi}{12}
θ+π4=5π6\theta + \frac{\pi}{4} = \frac{5\pi}{6} より、θ=5π6π4=10π123π12=7π12\theta = \frac{5\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = \frac{10\pi}{12} - \frac{3\pi}{12} = \frac{7\pi}{12}
(4) tan(θ+π6)=1\tan(\theta + \frac{\pi}{6}) = 1
θ+π6=t\theta + \frac{\pi}{6} = t と置くと、tant=1\tan t = 1
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π6t<2π+π6\frac{\pi}{6} \le t < 2\pi + \frac{\pi}{6}
tant=1\tan t = 1 を満たす tt は、
t=π4,5π4t = \frac{\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}
したがって、
θ+π6=π4\theta + \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{4} より、θ=π4π6=3π122π12=π12\theta = \frac{\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{3\pi}{12} - \frac{2\pi}{12} = \frac{\pi}{12}
θ+π6=5π4\theta + \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{4} より、θ=5π4π6=15π122π12=13π12\theta = \frac{5\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{15\pi}{12} - \frac{2\pi}{12} = \frac{13\pi}{12}

3. 最終的な答え

(1) θ=π6,π2\theta = \frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}
(2) θ=13π12,19π12\theta = \frac{13\pi}{12}, \frac{19\pi}{12}
(3) θ=7π12,23π12\theta = \frac{7\pi}{12}, \frac{23\pi}{12}
(4) θ=π12,13π12\theta = \frac{\pi}{12}, \frac{13\pi}{12}

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