$0 \leqq \theta < \pi$ のとき、$\tan(2\theta - \frac{\pi}{6}) \geqq \sqrt{3}$ を満たす $\theta$ の値の範囲を求める問題です。

解析学三角関数不等式tan角度範囲
2025/3/15
はい、承知いたしました。

1. 問題の内容

0θ<π0 \leqq \theta < \pi のとき、tan(2θπ6)3\tan(2\theta - \frac{\pi}{6}) \geqq \sqrt{3} を満たす θ\theta の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、t=2θπ6t = 2\theta - \frac{\pi}{6} とおきます。tan(t)3\tan(t) \geqq \sqrt{3} を解きます。
tan(t)=3\tan(t) = \sqrt{3} となるのは t=π3+nπt = \frac{\pi}{3} + n\pi (nは整数) のときです。
tan(t)3\tan(t) \geqq \sqrt{3} を満たす tt の範囲は π3+nπt<π2+nπ\frac{\pi}{3} + n\pi \leqq t < \frac{\pi}{2} + n\pi です。
ここで、0θ<π0 \leqq \theta < \pi より、θ\theta の範囲を tt で表すと、
2(0)π62θπ6<2ππ62(0) - \frac{\pi}{6} \leqq 2\theta - \frac{\pi}{6} < 2\pi - \frac{\pi}{6} となります。
つまり π6t<11π6-\frac{\pi}{6} \leqq t < \frac{11\pi}{6} となります。
π3t<π2\frac{\pi}{3} \leqq t < \frac{\pi}{2}
π3+πt<π2+π\frac{\pi}{3} + \pi \leqq t < \frac{\pi}{2} + \pi
π3+2πt<π2+2π\frac{\pi}{3} + 2\pi \leqq t < \frac{\pi}{2} + 2\pi
π32θπ6<π2\frac{\pi}{3} \leqq 2\theta - \frac{\pi}{6} < \frac{\pi}{2}
4π32θπ6<3π2\frac{4\pi}{3} \leqq 2\theta - \frac{\pi}{6} < \frac{3\pi}{2}
π22θ<2π3\frac{\pi}{2} \leqq 2\theta < \frac{2\pi}{3}
3π22θ<5π3\frac{3\pi}{2} \leqq 2\theta < \frac{5\pi}{3}
π4θ<π3\frac{\pi}{4} \leqq \theta < \frac{\pi}{3}
3π4θ<5π6\frac{3\pi}{4} \leqq \theta < \frac{5\pi}{6}

3. 最終的な答え

π4θ<π3\frac{\pi}{4} \leqq \theta < \frac{\pi}{3} または 3π4θ<5π6\frac{3\pi}{4} \leqq \theta < \frac{5\pi}{6}

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