$0 \le \theta < 2\pi$ のとき、次の方程式を解く。 (1) $2\cos^2{\theta} - 3\cos{\theta} + 1 = 0$ (2) $2\cos^2{\theta} - \sin{\theta} - 1 = 0$ (3) $\sin{2\theta} - \sqrt{3}\cos{\theta} = 0$

解析学三角関数三角方程式方程式
2025/8/8

1. 問題の内容

0θ<2π0 \le \theta < 2\pi のとき、次の方程式を解く。
(1) 2cos2θ3cosθ+1=02\cos^2{\theta} - 3\cos{\theta} + 1 = 0
(2) 2cos2θsinθ1=02\cos^2{\theta} - \sin{\theta} - 1 = 0
(3) sin2θ3cosθ=0\sin{2\theta} - \sqrt{3}\cos{\theta} = 0

2. 解き方の手順

(1) 2cos2θ3cosθ+1=02\cos^2{\theta} - 3\cos{\theta} + 1 = 0
cosθ=t\cos{\theta} = t とおくと、2t23t+1=02t^2 - 3t + 1 = 0
(2t1)(t1)=0(2t - 1)(t - 1) = 0
t=12,1t = \frac{1}{2}, 1
したがって、cosθ=12,1\cos{\theta} = \frac{1}{2}, 1
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、θ=π3,5π3,0\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}, 0
(2) 2cos2θsinθ1=02\cos^2{\theta} - \sin{\theta} - 1 = 0
2(1sin2θ)sinθ1=02(1 - \sin^2{\theta}) - \sin{\theta} - 1 = 0
22sin2θsinθ1=02 - 2\sin^2{\theta} - \sin{\theta} - 1 = 0
2sin2θsinθ+1=0-2\sin^2{\theta} - \sin{\theta} + 1 = 0
2sin2θ+sinθ1=02\sin^2{\theta} + \sin{\theta} - 1 = 0
sinθ=t\sin{\theta} = t とおくと、2t2+t1=02t^2 + t - 1 = 0
(2t1)(t+1)=0(2t - 1)(t + 1) = 0
t=12,1t = \frac{1}{2}, -1
したがって、sinθ=12,1\sin{\theta} = \frac{1}{2}, -1
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、θ=π6,5π6,3π2\theta = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{3\pi}{2}
(3) sin2θ3cosθ=0\sin{2\theta} - \sqrt{3}\cos{\theta} = 0
2sinθcosθ3cosθ=02\sin{\theta}\cos{\theta} - \sqrt{3}\cos{\theta} = 0
cosθ(2sinθ3)=0\cos{\theta}(2\sin{\theta} - \sqrt{3}) = 0
cosθ=0\cos{\theta} = 0 または 2sinθ3=02\sin{\theta} - \sqrt{3} = 0
cosθ=0\cos{\theta} = 0 より θ=π2,3π2\theta = \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}
sinθ=32\sin{\theta} = \frac{\sqrt{3}}{2} より θ=π3,2π3\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}
したがって、θ=π2,3π2,π3,2π3\theta = \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}, \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}

3. 最終的な答え

(1) θ=0,π3,5π3\theta = 0, \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}
(2) θ=π6,5π6,3π2\theta = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{3\pi}{2}
(3) θ=π3,π2,2π3,3π2\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{2}, \frac{2\pi}{3}, \frac{3\pi}{2}

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