(1) $\sin \alpha + \sin \beta = \frac{1}{2}$、$\cos \alpha + \cos \beta = \frac{1}{3}$のとき、$\cos(\alpha - \beta)$の値を求める。 (2) $\tan \alpha = 2$、$\tan \beta = 4$、$\tan \gamma = 13$のとき、$\tan(\alpha + \beta + \gamma)$の値を求める。

解析学三角関数加法定理三角関数の合成
2025/5/6

1. 問題の内容

(1) sinα+sinβ=12\sin \alpha + \sin \beta = \frac{1}{2}cosα+cosβ=13\cos \alpha + \cos \beta = \frac{1}{3}のとき、cos(αβ)\cos(\alpha - \beta)の値を求める。
(2) tanα=2\tan \alpha = 2tanβ=4\tan \beta = 4tanγ=13\tan \gamma = 13のとき、tan(α+β+γ)\tan(\alpha + \beta + \gamma)の値を求める。

2. 解き方の手順

(1)
sinα+sinβ=12\sin \alpha + \sin \beta = \frac{1}{2}cosα+cosβ=13\cos \alpha + \cos \beta = \frac{1}{3} をそれぞれ2乗する。
(sinα+sinβ)2=sin2α+2sinαsinβ+sin2β=14(\sin \alpha + \sin \beta)^2 = \sin^2 \alpha + 2\sin \alpha \sin \beta + \sin^2 \beta = \frac{1}{4}
(cosα+cosβ)2=cos2α+2cosαcosβ+cos2β=19(\cos \alpha + \cos \beta)^2 = \cos^2 \alpha + 2\cos \alpha \cos \beta + \cos^2 \beta = \frac{1}{9}
2つの式を足し合わせる。
(sin2α+cos2α)+(sin2β+cos2β)+2(sinαsinβ+cosαcosβ)=14+19(\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha) + (\sin^2 \beta + \cos^2 \beta) + 2(\sin \alpha \sin \beta + \cos \alpha \cos \beta) = \frac{1}{4} + \frac{1}{9}
1+1+2cos(αβ)=9+436=13361 + 1 + 2\cos(\alpha - \beta) = \frac{9+4}{36} = \frac{13}{36}
2+2cos(αβ)=13362 + 2\cos(\alpha - \beta) = \frac{13}{36}
2cos(αβ)=13362=137236=59362\cos(\alpha - \beta) = \frac{13}{36} - 2 = \frac{13 - 72}{36} = -\frac{59}{36}
cos(αβ)=5972\cos(\alpha - \beta) = -\frac{59}{72}
(2)
tan(α+β)=tanα+tanβ1tanαtanβ=2+4124=618=67=67\tan(\alpha + \beta) = \frac{\tan \alpha + \tan \beta}{1 - \tan \alpha \tan \beta} = \frac{2+4}{1 - 2 \cdot 4} = \frac{6}{1-8} = \frac{6}{-7} = -\frac{6}{7}
tan(α+β+γ)=tan(α+β)+tanγ1tan(α+β)tanγ=67+131(67)13=67+9171+787=8577+787=8585=1\tan(\alpha + \beta + \gamma) = \frac{\tan(\alpha + \beta) + \tan \gamma}{1 - \tan(\alpha + \beta) \tan \gamma} = \frac{-\frac{6}{7} + 13}{1 - (-\frac{6}{7}) \cdot 13} = \frac{-\frac{6}{7} + \frac{91}{7}}{1 + \frac{78}{7}} = \frac{\frac{85}{7}}{\frac{7+78}{7}} = \frac{85}{85} = 1

3. 最終的な答え

(1) cos(αβ)=5972\cos(\alpha - \beta) = -\frac{59}{72}
(2) tan(α+β+γ)=1\tan(\alpha + \beta + \gamma) = 1

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