$\theta$ が以下の値のとき、$\sin\theta$, $\cos\theta$, $\tan\theta$ の値をそれぞれ求めよ。 (1) $\theta = \frac{2}{3}\pi$ (2) $\theta = -\frac{\pi}{6}$ (3) $\theta = \frac{7}{4}\pi$

解析学三角関数三角関数の加法定理三角関数の相互関係
2025/4/24
## 問題 5

1. 問題の内容

θ\theta が以下の値のとき、sinθ\sin\theta, cosθ\cos\theta, tanθ\tan\theta の値をそれぞれ求めよ。
(1) θ=23π\theta = \frac{2}{3}\pi
(2) θ=π6\theta = -\frac{\pi}{6}
(3) θ=74π\theta = \frac{7}{4}\pi

2. 解き方の手順

(1) θ=23π\theta = \frac{2}{3}\pi のとき
* sin(23π)=sin(ππ3)=sin(π3)=32\sin\left(\frac{2}{3}\pi\right) = \sin\left(\pi - \frac{\pi}{3}\right) = \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}
* cos(23π)=cos(ππ3)=cos(π3)=12\cos\left(\frac{2}{3}\pi\right) = \cos\left(\pi - \frac{\pi}{3}\right) = -\cos\left(\frac{\pi}{3}\right) = -\frac{1}{2}
* tan(23π)=sin(23π)cos(23π)=3212=3\tan\left(\frac{2}{3}\pi\right) = \frac{\sin(\frac{2}{3}\pi)}{\cos(\frac{2}{3}\pi)} = \frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{-\frac{1}{2}} = -\sqrt{3}
(2) θ=π6\theta = -\frac{\pi}{6} のとき
* sin(π6)=sin(π6)=12\sin\left(-\frac{\pi}{6}\right) = -\sin\left(\frac{\pi}{6}\right) = -\frac{1}{2}
* cos(π6)=cos(π6)=32\cos\left(-\frac{\pi}{6}\right) = \cos\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}
* tan(π6)=sin(π6)cos(π6)=1232=13=33\tan\left(-\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sin(-\frac{\pi}{6})}{\cos(-\frac{\pi}{6})} = \frac{-\frac{1}{2}}{\frac{\sqrt{3}}{2}} = -\frac{1}{\sqrt{3}} = -\frac{\sqrt{3}}{3}
(3) θ=74π\theta = \frac{7}{4}\pi のとき
* sin(74π)=sin(2ππ4)=sin(π4)=22\sin\left(\frac{7}{4}\pi\right) = \sin\left(2\pi - \frac{\pi}{4}\right) = -\sin\left(\frac{\pi}{4}\right) = -\frac{\sqrt{2}}{2}
* cos(74π)=cos(2ππ4)=cos(π4)=22\cos\left(\frac{7}{4}\pi\right) = \cos\left(2\pi - \frac{\pi}{4}\right) = \cos\left(\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2}
* tan(74π)=sin(74π)cos(74π)=2222=1\tan\left(\frac{7}{4}\pi\right) = \frac{\sin(\frac{7}{4}\pi)}{\cos(\frac{7}{4}\pi)} = \frac{-\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = -1

3. 最終的な答え

(1) sin(23π)=32\sin\left(\frac{2}{3}\pi\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}, cos(23π)=12\cos\left(\frac{2}{3}\pi\right) = -\frac{1}{2}, tan(23π)=3\tan\left(\frac{2}{3}\pi\right) = -\sqrt{3}
(2) sin(π6)=12\sin\left(-\frac{\pi}{6}\right) = -\frac{1}{2}, cos(π6)=32\cos\left(-\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}, tan(π6)=33\tan\left(-\frac{\pi}{6}\right) = -\frac{\sqrt{3}}{3}
(3) sin(74π)=22\sin\left(\frac{7}{4}\pi\right) = -\frac{\sqrt{2}}{2}, cos(74π)=22\cos\left(\frac{7}{4}\pi\right) = \frac{\sqrt{2}}{2}, tan(74π)=1\tan\left(\frac{7}{4}\pi\right) = -1
## 問題 8

1. 問題の内容

sinθ+cosθ=32\sin\theta + \cos\theta = \frac{\sqrt{3}}{2} とする。次の式の値を求めよ。
(1) sinθcosθ\sin\theta\cos\theta, sin2θ+cos2θ\sin^2\theta + \cos^2\theta
(2) π2<θ<π\frac{\pi}{2} < \theta < \pi のとき、cosθsinθ\cos\theta - \sin\theta

2. 解き方の手順

(1) sinθcosθ\sin\theta\cos\theta, sin2θ+cos2θ\sin^2\theta + \cos^2\theta を求める。
* sin2θ+cos2θ=1\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1 (三角関数の基本公式)
* (sinθ+cosθ)2=sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ(\sin\theta + \cos\theta)^2 = \sin^2\theta + 2\sin\theta\cos\theta + \cos^2\theta
(32)2=1+2sinθcosθ\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = 1 + 2\sin\theta\cos\theta
34=1+2sinθcosθ\frac{3}{4} = 1 + 2\sin\theta\cos\theta
2sinθcosθ=341=142\sin\theta\cos\theta = \frac{3}{4} - 1 = -\frac{1}{4}
sinθcosθ=18\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{8}
(2) π2<θ<π\frac{\pi}{2} < \theta < \pi のとき、cosθsinθ\cos\theta - \sin\theta を求める。
(cosθsinθ)2=cos2θ2sinθcosθ+sin2θ=12sinθcosθ(\cos\theta - \sin\theta)^2 = \cos^2\theta - 2\sin\theta\cos\theta + \sin^2\theta = 1 - 2\sin\theta\cos\theta
(cosθsinθ)2=12(18)=1+14=54(\cos\theta - \sin\theta)^2 = 1 - 2\left(-\frac{1}{8}\right) = 1 + \frac{1}{4} = \frac{5}{4}
cosθsinθ=±54=±52\cos\theta - \sin\theta = \pm\sqrt{\frac{5}{4}} = \pm\frac{\sqrt{5}}{2}
π2<θ<π\frac{\pi}{2} < \theta < \pi より、sinθ>0\sin\theta > 0 かつ cosθ<0\cos\theta < 0 なので、cosθsinθ<0\cos\theta - \sin\theta < 0
したがって、cosθsinθ=52\cos\theta - \sin\theta = -\frac{\sqrt{5}}{2}

3. 最終的な答え

(1) sinθcosθ=18\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{8}, sin2θ+cos2θ=1\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1
(2) cosθsinθ=52\cos\theta - \sin\theta = -\frac{\sqrt{5}}{2}

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