$0 \leq x < 2\pi$ の範囲で、三角関数の方程式 $\sin x - \cos x - 1 = 0$ を解く問題です。

代数学三角関数方程式三角関数の解法三角恒等式
2025/7/27

1. 問題の内容

0x<2π0 \leq x < 2\pi の範囲で、三角関数の方程式 sinxcosx1=0\sin x - \cos x - 1 = 0 を解く問題です。

2. 解き方の手順

まず、cosx\cos x を右辺に移項します。
sinx=cosx+1\sin x = \cos x + 1
両辺を2乗します。
sin2x=(cosx+1)2\sin^2 x = (\cos x + 1)^2
sin2x=cos2x+2cosx+1\sin^2 x = \cos^2 x + 2\cos x + 1
sin2x+cos2x=1\sin^2 x + \cos^2 x = 1 より、sin2x=1cos2x\sin^2 x = 1 - \cos^2 x なので、
1cos2x=cos2x+2cosx+11 - \cos^2 x = \cos^2 x + 2\cos x + 1
2cos2x+2cosx=02\cos^2 x + 2\cos x = 0
2cosx(cosx+1)=02\cos x(\cos x + 1) = 0
よって、cosx=0\cos x = 0 または cosx=1\cos x = -1 となります。
cosx=0\cos x = 0 のとき、x=π2,3π2x = \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}
cosx=1\cos x = -1 のとき、x=πx = \pi
ここで、2乗する際に同値性が崩れている可能性があるため、求めた解が元の式を満たすかを確認する必要があります。
x=π2x = \frac{\pi}{2} のとき、sinπ2cosπ21=101=0\sin \frac{\pi}{2} - \cos \frac{\pi}{2} - 1 = 1 - 0 - 1 = 0 なので、これは解です。
x=3π2x = \frac{3\pi}{2} のとき、sin3π2cos3π21=101=20\sin \frac{3\pi}{2} - \cos \frac{3\pi}{2} - 1 = -1 - 0 - 1 = -2 \neq 0 なので、これは解ではありません。
x=πx = \pi のとき、sinπcosπ1=0(1)1=0\sin \pi - \cos \pi - 1 = 0 - (-1) - 1 = 0 なので、これは解です。

3. 最終的な答え

x=π2,πx = \frac{\pi}{2}, \pi

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