(1) $\frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - tan\alpha$ を簡単にせよ。 (2) $sin\theta + cos\theta = \sqrt{2}$ のとき $sin\theta cos\theta$ の値を求めよ。 (3) $(1 - sin\theta)(1 + sin\theta) - \frac{1}{1 + tan^2\theta}$ の値を求めよ。 (4) $sin\theta - cos\theta = \frac{1}{2}$ のとき $sin^3\theta - cos^3\theta$ の値を求めよ。

解析学三角関数三角関数の恒等式式の簡単化
2025/7/18

1. 問題の内容

(1) cosα1sinαtanα\frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - tan\alpha を簡単にせよ。
(2) sinθ+cosθ=2sin\theta + cos\theta = \sqrt{2} のとき sinθcosθsin\theta cos\theta の値を求めよ。
(3) (1sinθ)(1+sinθ)11+tan2θ(1 - sin\theta)(1 + sin\theta) - \frac{1}{1 + tan^2\theta} の値を求めよ。
(4) sinθcosθ=12sin\theta - cos\theta = \frac{1}{2} のとき sin3θcos3θsin^3\theta - cos^3\theta の値を求めよ。

2. 解き方の手順

(1)
cosα1sinαtanα=cosα1sinαsinαcosα\frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - tan\alpha = \frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - \frac{sin\alpha}{cos\alpha}
=cos2αsinα(1sinα)(1sinα)cosα=cos2αsinα+sin2α(1sinα)cosα= \frac{cos^2\alpha - sin\alpha(1 - sin\alpha)}{(1 - sin\alpha)cos\alpha} = \frac{cos^2\alpha - sin\alpha + sin^2\alpha}{(1 - sin\alpha)cos\alpha}
=1sinα(1sinα)cosα=1cosα= \frac{1 - sin\alpha}{(1 - sin\alpha)cos\alpha} = \frac{1}{cos\alpha}
(2)
sinθ+cosθ=2sin\theta + cos\theta = \sqrt{2} の両辺を2乗すると、
(sinθ+cosθ)2=(2)2(sin\theta + cos\theta)^2 = (\sqrt{2})^2
sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=2sin^2\theta + 2sin\theta cos\theta + cos^2\theta = 2
1+2sinθcosθ=21 + 2sin\theta cos\theta = 2
2sinθcosθ=12sin\theta cos\theta = 1
sinθcosθ=12sin\theta cos\theta = \frac{1}{2}
(3)
(1sinθ)(1+sinθ)11+tan2θ=1sin2θ11+sin2θcos2θ(1 - sin\theta)(1 + sin\theta) - \frac{1}{1 + tan^2\theta} = 1 - sin^2\theta - \frac{1}{1 + \frac{sin^2\theta}{cos^2\theta}}
=cos2θ1cos2θ+sin2θcos2θ=cos2θ11cos2θ=cos2θcos2θ=0= cos^2\theta - \frac{1}{\frac{cos^2\theta + sin^2\theta}{cos^2\theta}} = cos^2\theta - \frac{1}{\frac{1}{cos^2\theta}} = cos^2\theta - cos^2\theta = 0
(4)
sinθcosθ=12sin\theta - cos\theta = \frac{1}{2} の両辺を2乗すると、
(sinθcosθ)2=(12)2(sin\theta - cos\theta)^2 = (\frac{1}{2})^2
sin2θ2sinθcosθ+cos2θ=14sin^2\theta - 2sin\theta cos\theta + cos^2\theta = \frac{1}{4}
12sinθcosθ=141 - 2sin\theta cos\theta = \frac{1}{4}
2sinθcosθ=342sin\theta cos\theta = \frac{3}{4}
sinθcosθ=38sin\theta cos\theta = \frac{3}{8}
sin3θcos3θ=(sinθcosθ)(sin2θ+sinθcosθ+cos2θ)sin^3\theta - cos^3\theta = (sin\theta - cos\theta)(sin^2\theta + sin\theta cos\theta + cos^2\theta)
=(sinθcosθ)(1+sinθcosθ)=12(1+38)=12(118)=1116= (sin\theta - cos\theta)(1 + sin\theta cos\theta) = \frac{1}{2}(1 + \frac{3}{8}) = \frac{1}{2}(\frac{11}{8}) = \frac{11}{16}

3. 最終的な答え

(1) 1cosα\frac{1}{cos\alpha}
(2) 12\frac{1}{2}
(3) 00
(4) 1116\frac{11}{16}

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