画像に写っている数学の問題のうち、問題6、7、8、9、10を解きます。

解析学三角関数三角関数の加法定理三角関数の合成三角方程式三角不等式
2025/7/22

1. 問題の内容

画像に写っている数学の問題のうち、問題6、7、8、9、10を解きます。

2. 解き方の手順

**問題6**
(1) sin53π\sin{\frac{5}{3}\pi}
sin53π=sin(2π13π)=sinπ3=32\sin{\frac{5}{3}\pi} = \sin{(2\pi - \frac{1}{3}\pi)} = -\sin{\frac{\pi}{3}} = -\frac{\sqrt{3}}{2}
(2) cos54π\cos{\frac{5}{4}\pi}
cos54π=cos(π+14π)=cosπ4=22\cos{\frac{5}{4}\pi} = \cos{(\pi + \frac{1}{4}\pi)} = -\cos{\frac{\pi}{4}} = -\frac{\sqrt{2}}{2}
(3) tanπ6\tan{\frac{\pi}{6}}
tanπ6=sinπ6cosπ6=1232=13=33\tan{\frac{\pi}{6}} = \frac{\sin{\frac{\pi}{6}}}{\cos{\frac{\pi}{6}}} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{\sqrt{3}}{2}} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}
**問題7**
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi のとき
(1) sinθ=22\sin{\theta} = \frac{\sqrt{2}}{2}
θ=π4,3π4\theta = \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}
(2) cosθ=12\cos{\theta} = \frac{1}{2}
θ=π3,5π3\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}
(3) sinθ22\sin{\theta} \ge \frac{\sqrt{2}}{2}
π4θ3π4\frac{\pi}{4} \le \theta \le \frac{3\pi}{4}
(4) cosθ<12=22\cos{\theta} < -\frac{1}{\sqrt{2}} = -\frac{\sqrt{2}}{2}
3π4<θ<5π4\frac{3\pi}{4} < \theta < \frac{5\pi}{4}
**問題8**
α\alphaが第2象限の角、β\betaが第4象限の角で、sinα=23,cosβ=13\sin{\alpha} = \frac{2}{3}, \cos{\beta} = \frac{1}{3}であるとき
(1) sin(α+β)\sin{(\alpha + \beta)}
cosα=1sin2α=1(23)2=59=53\cos{\alpha} = -\sqrt{1 - \sin^2{\alpha}} = -\sqrt{1 - (\frac{2}{3})^2} = -\sqrt{\frac{5}{9}} = -\frac{\sqrt{5}}{3}
sinβ=1cos2β=1(13)2=89=223\sin{\beta} = -\sqrt{1 - \cos^2{\beta}} = -\sqrt{1 - (\frac{1}{3})^2} = -\sqrt{\frac{8}{9}} = -\frac{2\sqrt{2}}{3}
sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ=(23)(13)+(53)(223)=29+2109=2+2109\sin{(\alpha + \beta)} = \sin{\alpha}\cos{\beta} + \cos{\alpha}\sin{\beta} = (\frac{2}{3})(\frac{1}{3}) + (-\frac{\sqrt{5}}{3})(-\frac{2\sqrt{2}}{3}) = \frac{2}{9} + \frac{2\sqrt{10}}{9} = \frac{2 + 2\sqrt{10}}{9}
(2) cos(α+β)\cos{(\alpha + \beta)}
cos(α+β)=cosαcosβsinαsinβ=(53)(13)(23)(223)=59+429=4259\cos{(\alpha + \beta)} = \cos{\alpha}\cos{\beta} - \sin{\alpha}\sin{\beta} = (-\frac{\sqrt{5}}{3})(\frac{1}{3}) - (\frac{2}{3})(-\frac{2\sqrt{2}}{3}) = -\frac{\sqrt{5}}{9} + \frac{4\sqrt{2}}{9} = \frac{4\sqrt{2} - \sqrt{5}}{9}
**問題9**
(1) cos5θsin2θ\cos{5\theta}\sin{2\theta}
12(sin(5θ+2θ)sin(5θ2θ))=12(sin7θsin3θ)\frac{1}{2}(\sin{(5\theta + 2\theta)} - \sin{(5\theta - 2\theta)}) = \frac{1}{2}(\sin{7\theta} - \sin{3\theta})
(2) sin3θsin2θ\sin{3\theta}\sin{2\theta}
12(cos(3θ+2θ)cos(3θ2θ))=12(cos5θcosθ)=12(cosθcos5θ)-\frac{1}{2}(\cos{(3\theta + 2\theta)} - \cos{(3\theta - 2\theta)}) = -\frac{1}{2}(\cos{5\theta} - \cos{\theta}) = \frac{1}{2}(\cos{\theta} - \cos{5\theta})
(3) cos4θcosθ\cos{4\theta}\cos{\theta}
12(cos(4θ+θ)+cos(4θθ))=12(cos5θ+cos3θ)\frac{1}{2}(\cos{(4\theta + \theta)} + \cos{(4\theta - \theta)}) = \frac{1}{2}(\cos{5\theta} + \cos{3\theta})
(4) sin3θcos7θ\sin{3\theta}\cos{7\theta}
12(sin(3θ+7θ)+sin(3θ7θ))=12(sin10θ+sin(4θ))=12(sin10θsin4θ)\frac{1}{2}(\sin{(3\theta + 7\theta)} + \sin{(3\theta - 7\theta)}) = \frac{1}{2}(\sin{10\theta} + \sin{(-4\theta)}) = \frac{1}{2}(\sin{10\theta} - \sin{4\theta})
**問題10**
(1) cosπ12\cos{\frac{\pi}{12}} の値を求めよ。
cosπ12=cos(π3π4)=cosπ3cosπ4+sinπ3sinπ4=(12)(22)+(32)(22)=2+64\cos{\frac{\pi}{12}} = \cos{(\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{4})} = \cos{\frac{\pi}{3}}\cos{\frac{\pi}{4}} + \sin{\frac{\pi}{3}}\sin{\frac{\pi}{4}} = (\frac{1}{2})(\frac{\sqrt{2}}{2}) + (\frac{\sqrt{3}}{2})(\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(2) y=2sinx2cosxy = 2\sin{x} - 2\cos{x} を一つの三角関数で表せ。
y=22(12sinx12cosx)=22(sinxcosπ4cosxsinπ4)=22sin(xπ4)y = 2\sqrt{2}(\frac{1}{\sqrt{2}}\sin{x} - \frac{1}{\sqrt{2}}\cos{x}) = 2\sqrt{2}(\sin{x}\cos{\frac{\pi}{4}} - \cos{x}\sin{\frac{\pi}{4}}) = 2\sqrt{2}\sin{(x - \frac{\pi}{4})}
(3) sin(θ+π3),cos(θ+π4)\sin{(\theta + \frac{\pi}{3})}, \cos{(\theta + \frac{\pi}{4})}sinθ\sin{\theta}cosθ\cos{\theta} で表せ。
sin(θ+π3)=sinθcosπ3+cosθsinπ3=12sinθ+32cosθ\sin{(\theta + \frac{\pi}{3})} = \sin{\theta}\cos{\frac{\pi}{3}} + \cos{\theta}\sin{\frac{\pi}{3}} = \frac{1}{2}\sin{\theta} + \frac{\sqrt{3}}{2}\cos{\theta}
cos(θ+π4)=cosθcosπ4sinθsinπ4=22cosθ22sinθ\cos{(\theta + \frac{\pi}{4})} = \cos{\theta}\cos{\frac{\pi}{4}} - \sin{\theta}\sin{\frac{\pi}{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}\cos{\theta} - \frac{\sqrt{2}}{2}\sin{\theta}
(4) 関数 y=3sinx+cosxy = \sqrt{3}\sin{x} + \cos{x} (0x2π0 \le x \le 2\pi) の最大値と最小値を求めよ。
y=2(32sinx+12cosx)=2(sinxcosπ6+cosxsinπ6)=2sin(x+π6)y = 2(\frac{\sqrt{3}}{2}\sin{x} + \frac{1}{2}\cos{x}) = 2(\sin{x}\cos{\frac{\pi}{6}} + \cos{x}\sin{\frac{\pi}{6}}) = 2\sin{(x + \frac{\pi}{6})}
0x2π0 \le x \le 2\pi より、π6x+π62π+π6\frac{\pi}{6} \le x + \frac{\pi}{6} \le 2\pi + \frac{\pi}{6}
よって、最大値は 22 (x=π3x = \frac{\pi}{3})、最小値は 2-2 (x=4π3x = \frac{4\pi}{3})

3. 最終的な答え

**問題6**
(1) 32-\frac{\sqrt{3}}{2}
(2) 22-\frac{\sqrt{2}}{2}
(3) 33\frac{\sqrt{3}}{3}
**問題7**
(1) θ=π4,3π4\theta = \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}
(2) θ=π3,5π3\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}
(3) π4θ3π4\frac{\pi}{4} \le \theta \le \frac{3\pi}{4}
(4) 3π4<θ<5π4\frac{3\pi}{4} < \theta < \frac{5\pi}{4}
**問題8**
(1) 2+2109\frac{2 + 2\sqrt{10}}{9}
(2) 4259\frac{4\sqrt{2} - \sqrt{5}}{9}
**問題9**
(1) 12(sin7θsin3θ)\frac{1}{2}(\sin{7\theta} - \sin{3\theta})
(2) 12(cosθcos5θ)\frac{1}{2}(\cos{\theta} - \cos{5\theta})
(3) 12(cos5θ+cos3θ)\frac{1}{2}(\cos{5\theta} + \cos{3\theta})
(4) 12(sin10θsin4θ)\frac{1}{2}(\sin{10\theta} - \sin{4\theta})
**問題10**
(1) 2+64\frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(2) 22sin(xπ4)2\sqrt{2}\sin{(x - \frac{\pi}{4})}
(3) sin(θ+π3)=12sinθ+32cosθ\sin{(\theta + \frac{\pi}{3})} = \frac{1}{2}\sin{\theta} + \frac{\sqrt{3}}{2}\cos{\theta}, cos(θ+π4)=22cosθ22sinθ\cos{(\theta + \frac{\pi}{4})} = \frac{\sqrt{2}}{2}\cos{\theta} - \frac{\sqrt{2}}{2}\sin{\theta}
(4) 最大値:22、最小値:2-2

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