$2\sin\theta + 2\cos\theta$ を $r\sin(\theta + \alpha)$ の形に変形する問題です。問題文中のア、イ、ウに当てはまる数値を求めます。

解析学三角関数三角関数の合成三角比
2025/5/4

1. 問題の内容

2sinθ+2cosθ2\sin\theta + 2\cos\thetarsin(θ+α)r\sin(\theta + \alpha) の形に変形する問題です。問題文中のア、イ、ウに当てはまる数値を求めます。

2. 解き方の手順

三角関数の合成を行います。一般に、asinθ+bcosθ=a2+b2sin(θ+α)a\sin\theta + b\cos\theta = \sqrt{a^2 + b^2}\sin(\theta + \alpha) と変形できます。ここで、cosα=aa2+b2\cos\alpha = \frac{a}{\sqrt{a^2 + b^2}}sinα=ba2+b2\sin\alpha = \frac{b}{\sqrt{a^2 + b^2}}です。
今回の問題では、a=2a = 2b=2b = 2なので、
r=a2+b2=22+22=4+4=8=22r = \sqrt{a^2 + b^2} = \sqrt{2^2 + 2^2} = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}
よって、2sinθ+2cosθ=22sin(θ+α)2\sin\theta + 2\cos\theta = 2\sqrt{2}\sin(\theta + \alpha)となります。
ここで、cosα=222=12\cos\alpha = \frac{2}{2\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}sinα=222=12\sin\alpha = \frac{2}{2\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}}なので、α=45\alpha = 45^{\circ}です。
したがって、2sinθ+2cosθ=22sin(θ+45)2\sin\theta + 2\cos\theta = 2\sqrt{2}\sin(\theta + 45^{\circ})となります。
問題文の形式にあてはめると、
2sinθ+2cosθ=sin(θ+)2\sin\theta + 2\cos\theta = ア\sqrt{イ}\sin(\theta + ウ^{\circ})
なので、ア=2、イ=2、ウ=45となります。

3. 最終的な答え

アにあてはまる数値:2
イにあてはまる数値:2
ウにあてはまる数値:45