$\sin\theta + \cos\theta = \frac{\sqrt{2}}{2}$のとき、以下の値を求めよ。 (1) $\sin\theta\cos\theta$ (2) $\sin^3\theta + \cos^3\theta$ (3) $\tan\theta + \frac{1}{\tan\theta}$

代数学三角関数式の計算相互関係
2025/5/6

1. 問題の内容

sinθ+cosθ=22\sin\theta + \cos\theta = \frac{\sqrt{2}}{2}のとき、以下の値を求めよ。
(1) sinθcosθ\sin\theta\cos\theta
(2) sin3θ+cos3θ\sin^3\theta + \cos^3\theta
(3) tanθ+1tanθ\tan\theta + \frac{1}{\tan\theta}

2. 解き方の手順

(1) sinθ+cosθ=22\sin\theta + \cos\theta = \frac{\sqrt{2}}{2} の両辺を2乗すると、
(sinθ+cosθ)2=(22)2(\sin\theta + \cos\theta)^2 = (\frac{\sqrt{2}}{2})^2
sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=24=12\sin^2\theta + 2\sin\theta\cos\theta + \cos^2\theta = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}
sin2θ+cos2θ=1\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1 であるから、
1+2sinθcosθ=121 + 2\sin\theta\cos\theta = \frac{1}{2}
2sinθcosθ=121=122\sin\theta\cos\theta = \frac{1}{2} - 1 = -\frac{1}{2}
sinθcosθ=14\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{4}
(2) sin3θ+cos3θ\sin^3\theta + \cos^3\theta は、因数分解の公式 a3+b3=(a+b)(a2ab+b2)a^3 + b^3 = (a+b)(a^2 - ab + b^2) を用いると、
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)
=(sinθ+cosθ)(1sinθcosθ)= (\sin\theta + \cos\theta)(1 - \sin\theta\cos\theta)
sinθ+cosθ=22\sin\theta + \cos\theta = \frac{\sqrt{2}}{2}sinθcosθ=14\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{4}であるから、
sin3θ+cos3θ=22(1(14))=22(1+14)=22(54)=528\sin^3\theta + \cos^3\theta = \frac{\sqrt{2}}{2}(1 - (-\frac{1}{4})) = \frac{\sqrt{2}}{2}(1 + \frac{1}{4}) = \frac{\sqrt{2}}{2}(\frac{5}{4}) = \frac{5\sqrt{2}}{8}
(3) tanθ+1tanθ=sinθcosθ+cosθsinθ=sin2θ+cos2θsinθcosθ=1sinθcosθ\tan\theta + \frac{1}{\tan\theta} = \frac{\sin\theta}{\cos\theta} + \frac{\cos\theta}{\sin\theta} = \frac{\sin^2\theta + \cos^2\theta}{\sin\theta\cos\theta} = \frac{1}{\sin\theta\cos\theta}
sinθcosθ=14\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{4} であるから、
tanθ+1tanθ=114=4\tan\theta + \frac{1}{\tan\theta} = \frac{1}{-\frac{1}{4}} = -4

3. 最終的な答え

(1) sinθcosθ=14\sin\theta\cos\theta = -\frac{1}{4}
(2) sin3θ+cos3θ=528\sin^3\theta + \cos^3\theta = \frac{5\sqrt{2}}{8}
(3) tanθ+1tanθ=4\tan\theta + \frac{1}{\tan\theta} = -4

「代数学」の関連問題

与えられた式 $(3x - 2x^2 - 4)(x^2 + 5 - 3x)$ を展開し、整理せよ。

多項式の展開多項式の整理代数
2025/5/6

$(x-y+1)^2$ を展開してください。

展開多項式分配法則
2025/5/6

与えられた2つの式を因数分解します。 (1) $a^3 - b^3 - c^3 - 3abc$ (2) $a^3 + 6ab - 8b^3 + 1$

因数分解多項式
2025/5/6

与えられた式 $ab - b + ac - c$ を因数分解してください。

因数分解多項式
2025/5/6

$\frac{2}{3 - \sqrt{8}}$ の整数部分を $a$, 小数部分を $b$ とするとき、以下の値を求めよ。 (1) $a, b$ の値を求めよ。 (2) $b^2 + 10b$ の値...

無理数の計算有理化整数部分と小数部分
2025/5/6

$\alpha + \beta = \frac{\pi}{4}$ のとき、$(\tan\alpha + 1)(\tan\beta + 1)$ の値を求める問題です。

三角関数加法定理tan
2025/5/6

ベクトル $\vec{p}=(5, 1)$, $\vec{q}=(-3, 2)$, $\vec{r}=(1, -1)$ が与えられている。 (1) $\vec{p} + t\vec{q}$ と $\v...

ベクトルベクトルの平行ベクトルの大きさ二次関数最小値
2025/5/6

グラフが2点 $(6, 3)$ と $(-2, -3)$ を通る直線の式を求めます。

一次関数直線の式連立方程式
2025/5/6

ベクトル $\vec{p} = (5, 1)$, $\vec{q} = (-3, 2)$, $\vec{r} = (1, -1)$ が与えられている。ベクトル $\vec{p} + t\vec{q}$...

ベクトル線形代数平行連立方程式
2025/5/6

## 1. 問題の内容

式の計算同類項分配法則分数計算
2025/5/6