$\sin{\frac{7}{5}\pi}$ を $0 \le \theta \le \frac{\pi}{2}$ の範囲にある角 $\theta$ の三角比で表す問題です。

解析学三角関数三角比角度変換sin
2025/4/12

1. 問題の内容

sin75π\sin{\frac{7}{5}\pi}0θπ20 \le \theta \le \frac{\pi}{2} の範囲にある角 θ\theta の三角比で表す問題です。

2. 解き方の手順

まず 75π\frac{7}{5}\pi がどの象限にあるかを確認します。
75π=π+25π\frac{7}{5}\pi = \pi + \frac{2}{5}\pi なので、75π\frac{7}{5}\pi は第3象限の角です。
sin(π+θ)=sinθ\sin(\pi + \theta) = -\sin\theta の公式を利用します。
sin75π=sin(π+25π)=sin25π\sin\frac{7}{5}\pi = \sin(\pi + \frac{2}{5}\pi) = -\sin\frac{2}{5}\pi
25π\frac{2}{5}\pi は第2象限の角です。
sin(πθ)=sinθ\sin(\pi - \theta) = \sin\theta の公式を利用します。
sin25π=sin(π25π)=sin35π\sin\frac{2}{5}\pi = \sin(\pi - \frac{2}{5}\pi) = \sin\frac{3}{5}\pi
したがって、
sin75π=sin25π\sin\frac{7}{5}\pi = -\sin\frac{2}{5}\pi
ここで
sin25π=sin(π25π)=sin35π=sin(π2+110π)=cos(π10)\sin \frac{2}{5} \pi = \sin (\pi - \frac{2}{5} \pi) = \sin \frac{3}{5} \pi = \sin (\frac{\pi}{2} + \frac{1}{10} \pi) = \cos (\frac{\pi}{10}).
より良い方法として
75π=π+25π\frac{7}{5}\pi = \pi + \frac{2}{5}\pi
sin75π=sin(π+25π)=sin25π=sin(π2(π225π))=cos(π225π)=cos(5410π)=cosπ10\sin\frac{7}{5}\pi = \sin(\pi + \frac{2}{5}\pi) = -\sin\frac{2}{5}\pi = -\sin(\frac{\pi}{2} - (\frac{\pi}{2} - \frac{2}{5}\pi)) = -\cos(\frac{\pi}{2} - \frac{2}{5}\pi) = -\cos(\frac{5-4}{10}\pi) = -\cos\frac{\pi}{10}
ところが、角度の範囲を勘案すると、sin75πsin \frac{7}{5} \pi の値は負なので、角度が負の値になることを許容するとcos(π10)-\cos(\frac{\pi}{10})でも正解になる。しかしここでは 0θπ20 \le \theta \le \frac{\pi}{2} の範囲の角度で表すことが要求されているので、別のやり方で答えを導く。
sin75π=sin25π\sin \frac{7}{5} \pi = -\sin \frac{2}{5} \pi
より、025ππ20 \le \frac{2}{5} \pi \le \frac{\pi}{2} でないため、sin25π-\sin \frac{2}{5} \pi は答えにならない。
sin75π=sin(π+25π)=sin25π=sin(π35π)=sin35π\sin\frac{7}{5}\pi = \sin(\pi + \frac{2}{5}\pi) = -\sin\frac{2}{5}\pi = -\sin(\pi - \frac{3}{5}\pi) = -\sin \frac{3}{5} \pi
35ππ2 \frac{3}{5} \pi \ge \frac{\pi}{2} である。
sin75π=sin25π=sin(π2(π225π))=cos(5410π)=cosπ10 \sin \frac{7}{5} \pi = -\sin \frac{2}{5} \pi = - \sin( \frac{\pi}{2} - (\frac{\pi}{2} - \frac{2}{5}\pi)) = -\cos (\frac{5-4}{10}\pi) = -\cos \frac{\pi}{10}

3. 最終的な答え

sin25π-\sin \frac{2}{5} \pi
または
cosπ10-\cos \frac{\pi}{10}
答えは sin25π-\sin \frac{2}{5} \pi

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