$0 \le \theta < 2\pi$ の範囲で、以下の三角関数の方程式を解く問題です。 (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関数の解法
2025/7/7

1. 問題の内容

0θ<2π0 \le \theta < 2\pi の範囲で、以下の三角関数の方程式を解く問題です。
(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 とおくと、sint=32\sin t = \frac{\sqrt{3}}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π6t<13π6\frac{\pi}{6} \le t < \frac{13\pi}{6}
sint=32\sin t = \frac{\sqrt{3}}{2} となる tt は、
t=π3,2π3,7π3,8π3t = \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}, \frac{7\pi}{3}, \frac{8\pi}{3}
θ=tπ6\theta = t - \frac{\pi}{6} なので、
θ=π3π6=π6\theta = \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{6},
θ=2π3π6=π2\theta = \frac{2\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{2},
θ=7π3π6=13π6\theta = \frac{7\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{13\pi}{6},
θ=8π3π6=5π2\theta = \frac{8\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{2}.
ただし、θ<2π\theta < 2\pi であるから、
θ=π6,π2\theta = \frac{\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 とおくと、cost=12\cos t = -\frac{1}{\sqrt{2}}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π3t<5π3-\frac{\pi}{3} \le t < \frac{5\pi}{3}
cost=12\cos t = -\frac{1}{\sqrt{2}} となる tt は、
t=3π4,5π4t = \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}
θ=t+π3\theta = t + \frac{\pi}{3} なので、
θ=3π4+π3=13π12\theta = \frac{3\pi}{4} + \frac{\pi}{3} = \frac{13\pi}{12},
θ=5π4+π3=19π12\theta = \frac{5\pi}{4} + \frac{\pi}{3} = \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 とおくと、sint=12\sin t = \frac{1}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π4t<9π4\frac{\pi}{4} \le t < \frac{9\pi}{4}
sint=12\sin t = \frac{1}{2} となる tt は、
t=π6,5π6,13π6,17π6t = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{13\pi}{6}, \frac{17\pi}{6}
θ=tπ4\theta = t - \frac{\pi}{4} なので、
θ=π6π4=π12\theta = \frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = -\frac{\pi}{12},
θ=5π6π4=7π12\theta = \frac{5\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = \frac{7\pi}{12},
θ=13π6π4=23π12\theta = \frac{13\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = \frac{23\pi}{12},
θ=17π6π4=24π12=31π12\theta = \frac{17\pi}{6} - \frac{\pi}{4} = \frac{24\pi}{12} = \frac{31\pi}{12}
ただし、0θ<2π0 \le \theta < 2\pi であるから、
θ=7π12,23π12\theta = \frac{7\pi}{12}, \frac{23\pi}{12}.
(4) tan(θ+π6)=1\tan(\theta + \frac{\pi}{6}) = 1
θ+π6=t\theta + \frac{\pi}{6} = t とおくと、tant=1\tan t = 1
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π6t<13π6\frac{\pi}{6} \le t < \frac{13\pi}{6}
tant=1\tan t = 1 となる tt は、
t=π4,5π4,9π4,13π4t = \frac{\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}, \frac{9\pi}{4}, \frac{13\pi}{4}
θ=tπ6\theta = t - \frac{\pi}{6} なので、
θ=π4π6=π12\theta = \frac{\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{12},
θ=5π4π6=13π12\theta = \frac{5\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{13\pi}{12},
θ=9π4π6=25π12\theta = \frac{9\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{25\pi}{12},
θ=13π4π6=37π12\theta = \frac{13\pi}{4} - \frac{\pi}{6} = \frac{37\pi}{12}.
ただし、0θ<2π0 \le \theta < 2\pi であるから、
θ=π12,13π12\theta = \frac{\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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