問題は、与えられた範囲 $0 \le \theta < \pi$ において、三角方程式 $\cos(\theta + \frac{\pi}{6}) = \cos 2\theta$ を解き、$\theta = \frac{\pi}{セ}$, $\frac{ソタ}{チッ}\pi$ を求める問題です。

幾何学三角関数三角方程式解の公式
2025/8/6

1. 問題の内容

問題は、与えられた範囲 0θ<π0 \le \theta < \pi において、三角方程式 cos(θ+π6)=cos2θ\cos(\theta + \frac{\pi}{6}) = \cos 2\theta を解き、θ=π\theta = \frac{\pi}{セ}, ソタチッπ\frac{ソタ}{チッ}\pi を求める問題です。

2. 解き方の手順

cosA=cosB\cos A = \cos B の一般解は A=±B+2nπA = \pm B + 2n\pi (nは整数) で表されます。
与えられた方程式 cos(θ+π6)=cos2θ\cos(\theta + \frac{\pi}{6}) = \cos 2\theta に適用すると、
θ+π6=2θ+2nπ\theta + \frac{\pi}{6} = 2\theta + 2n\pi または θ+π6=2θ+2nπ\theta + \frac{\pi}{6} = -2\theta + 2n\pi が得られます。
ケース1: θ+π6=2θ+2nπ\theta + \frac{\pi}{6} = 2\theta + 2n\pi
θ=π62nπ\theta = \frac{\pi}{6} - 2n\pi
n=0n = 0 のとき θ=π6\theta = \frac{\pi}{6}.
n=1n = -1 のとき θ=π6+2π=13π6\theta = \frac{\pi}{6} + 2\pi = \frac{13\pi}{6}
これは 0θ<π0 \le \theta < \pi の範囲外なので不適です。
ケース2: θ+π6=2θ+2nπ\theta + \frac{\pi}{6} = -2\theta + 2n\pi
3θ=π6+2nπ3\theta = -\frac{\pi}{6} + 2n\pi
θ=π18+2nπ3\theta = -\frac{\pi}{18} + \frac{2n\pi}{3}
n=0n = 0 のとき θ=π18\theta = -\frac{\pi}{18}. これは 0θ<π0 \le \theta < \pi の範囲外なので不適です。
n=1n = 1 のとき θ=π18+2π3=1π+12π18=11π18\theta = -\frac{\pi}{18} + \frac{2\pi}{3} = \frac{-1\pi + 12\pi}{18} = \frac{11\pi}{18}.
n=2n = 2 のとき θ=π18+4π3=1π+24π18=23π18\theta = -\frac{\pi}{18} + \frac{4\pi}{3} = \frac{-1\pi + 24\pi}{18} = \frac{23\pi}{18}. これは 0θ<π0 \le \theta < \pi の範囲外なので不適です。
したがって、解は θ=π6\theta = \frac{\pi}{6}θ=11π18\theta = \frac{11\pi}{18} です。

3. 最終的な答え

θ=π6,1118π\theta = \frac{\pi}{6}, \frac{11}{18}\pi
セ = 6
ソタ = 11
チッ = 18

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