$\sin \theta + \cos \theta = \frac{1}{5}$ のとき、次の式の値を求めます。 (i) $\sin \theta \cos \theta$ (ii) $\sin^3 \theta + \cos^3 \theta$

代数学三角関数式の計算加法定理
2025/4/27

1. 問題の内容

sinθ+cosθ=15\sin \theta + \cos \theta = \frac{1}{5} のとき、次の式の値を求めます。
(i) sinθcosθ\sin \theta \cos \theta
(ii) sin3θ+cos3θ\sin^3 \theta + \cos^3 \theta

2. 解き方の手順

(i) sinθ+cosθ=15\sin \theta + \cos \theta = \frac{1}{5} の両辺を2乗します。
(sinθ+cosθ)2=(15)2(\sin \theta + \cos \theta)^2 = (\frac{1}{5})^2
sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=125\sin^2 \theta + 2 \sin \theta \cos \theta + \cos^2 \theta = \frac{1}{25}
sin2θ+cos2θ=1\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1 より、
1+2sinθcosθ=1251 + 2 \sin \theta \cos \theta = \frac{1}{25}
2sinθcosθ=1251=1252525=24252 \sin \theta \cos \theta = \frac{1}{25} - 1 = \frac{1}{25} - \frac{25}{25} = -\frac{24}{25}
sinθcosθ=1225\sin \theta \cos \theta = -\frac{12}{25}
(ii) sin3θ+cos3θ=(sinθ+cosθ)(sin2θsinθcosθ+cos2θ)\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = (\sin \theta + \cos \theta)(\sin^2 \theta - \sin \theta \cos \theta + \cos^2 \theta)
sin3θ+cos3θ=(sinθ+cosθ)(sin2θ+cos2θsinθcosθ)\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = (\sin \theta + \cos \theta)(\sin^2 \theta + \cos^2 \theta - \sin \theta \cos \theta)
sin3θ+cos3θ=(15)(1(1225))=(15)(1+1225)=(15)(2525+1225)=(15)(3725)=37125\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = (\frac{1}{5})(1 - (-\frac{12}{25})) = (\frac{1}{5})(1 + \frac{12}{25}) = (\frac{1}{5})(\frac{25}{25} + \frac{12}{25}) = (\frac{1}{5})(\frac{37}{25}) = \frac{37}{125}

3. 最終的な答え

(i) sinθcosθ=1225\sin \theta \cos \theta = -\frac{12}{25}
(ii) sin3θ+cos3θ=37125\sin^3 \theta + \cos^3 \theta = \frac{37}{125}

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