与えられた方程式は、$\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \sin(x - \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{2})$ です。この方程式を満たす $x$ の値を求めることが目標です。

解析学三角関数方程式cossin三角関数の恒等式
2025/5/7

1. 問題の内容

与えられた方程式は、cos(xπ3)=sin(xπ3π2)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \sin(x - \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{2}) です。この方程式を満たす xx の値を求めることが目標です。

2. 解き方の手順

まず、sin(θ)=cos(π2θ)\sin(\theta) = \cos(\frac{\pi}{2} - \theta) という恒等式を利用して、右辺のサインをコサインに変換します。
cos(xπ3)=sin(xπ3π2)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \sin(x - \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{2})
cos(xπ3)=cos(π2(xπ3π2))\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \cos(\frac{\pi}{2} - (x - \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{2}))
cos(xπ3)=cos(π2x+π3+π2)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \cos(\frac{\pi}{2} - x + \frac{\pi}{3} + \frac{\pi}{2})
cos(xπ3)=cos(π+π3x)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \cos(\pi + \frac{\pi}{3} - x)
cos(xπ3)=cos(4π3x)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \cos(\frac{4\pi}{3} - x)
cos(θ)=cos(θ)\cos(\theta) = \cos(-\theta)を利用して、右辺の符号を変えます。
cos(xπ3)=cos(x4π3)\cos(x - \frac{\pi}{3}) = \cos(x - \frac{4\pi}{3})
cosA=cosB\cos A = \cos B となるのは、A=B+2nπA = B + 2n\pi または A=B+2nπA = -B + 2n\pi の場合です(nn は整数)。
場合1: xπ3=x4π3+2nπx - \frac{\pi}{3} = x - \frac{4\pi}{3} + 2n\pi
xπ3x+4π3=2nπx - \frac{\pi}{3} - x + \frac{4\pi}{3} = 2n\pi
3π3=2nπ\frac{3\pi}{3} = 2n\pi
π=2nπ\pi = 2n\pi
1=2n1 = 2n
n=12n = \frac{1}{2}. これは整数ではないため、この場合は解がありません。
場合2: xπ3=(x4π3)+2nπx - \frac{\pi}{3} = -(x - \frac{4\pi}{3}) + 2n\pi
xπ3=x+4π3+2nπx - \frac{\pi}{3} = -x + \frac{4\pi}{3} + 2n\pi
2x=5π3+2nπ2x = \frac{5\pi}{3} + 2n\pi
x=5π6+nπx = \frac{5\pi}{6} + n\pi

3. 最終的な答え

x=5π6+nπx = \frac{5\pi}{6} + n\pi (nは整数)

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