与えられた連立方程式から、$T$と$N$をそれぞれ$m, g$を用いて表す問題です。ただし、与えられた連立方程式は以下の通りです。 $mg = N \cos 30^\circ + T \sin 30^\circ$ $N \sin 30^\circ = T \cos 30^\circ$

代数学連立方程式三角関数解法
2025/4/13

1. 問題の内容

与えられた連立方程式から、TTNNをそれぞれm,gm, gを用いて表す問題です。ただし、与えられた連立方程式は以下の通りです。
mg=Ncos30+Tsin30mg = N \cos 30^\circ + T \sin 30^\circ
Nsin30=Tcos30N \sin 30^\circ = T \cos 30^\circ

2. 解き方の手順

sin30=12\sin 30^\circ = \frac{1}{2}, cos30=32\cos 30^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2}を代入すると、連立方程式は以下のようになります。
mg=32N+12Tmg = \frac{\sqrt{3}}{2} N + \frac{1}{2} T
12N=32T\frac{1}{2} N = \frac{\sqrt{3}}{2} T
2番目の式から、NNTTで表します。
N=3TN = \sqrt{3} T
これを1番目の式に代入します。
mg=32(3T)+12Tmg = \frac{\sqrt{3}}{2} (\sqrt{3} T) + \frac{1}{2} T
mg=32T+12Tmg = \frac{3}{2} T + \frac{1}{2} T
mg=2Tmg = 2T
よって、TT
T=12mgT = \frac{1}{2} mg
TTを求めたので、NNを求めます。
N=3T=312mgN = \sqrt{3} T = \sqrt{3} \cdot \frac{1}{2} mg
N=32mgN = \frac{\sqrt{3}}{2} mg

3. 最終的な答え

T=12mgT = \frac{1}{2} mg
N=32mgN = \frac{\sqrt{3}}{2} mg

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