$\cos(\sin^{-1}x) = \sqrt{1 - x^2}$ を示す問題です。

解析学三角関数逆関数恒等式三角関数の合成
2025/5/9

1. 問題の内容

cos(sin1x)=1x2\cos(\sin^{-1}x) = \sqrt{1 - x^2} を示す問題です。

2. 解き方の手順

まず、y=sin1xy = \sin^{-1}x と置きます。
このとき、x=sinyx = \sin y となります。ここで、yy の範囲は π2yπ2-\frac{\pi}{2} \leq y \leq \frac{\pi}{2} です。
cos2y+sin2y=1\cos^2 y + \sin^2 y = 1 という三角関数の恒等式を利用します。
cos2y=1sin2y\cos^2 y = 1 - \sin^2 y
cosy=±1sin2y\cos y = \pm \sqrt{1 - \sin^2 y}
ここで、yy の範囲が π2yπ2-\frac{\pi}{2} \leq y \leq \frac{\pi}{2} なので、cosy0\cos y \geq 0 となります。
したがって、cosy=1sin2y\cos y = \sqrt{1 - \sin^2 y} となります。
x=sinyx = \sin y より、sin2y=x2\sin^2 y = x^2 です。
cosy=1x2\cos y = \sqrt{1 - x^2}
y=sin1xy = \sin^{-1}x より、cos(sin1x)=1x2\cos(\sin^{-1}x) = \sqrt{1 - x^2} が得られます。

3. 最終的な答え

cos(sin1x)=1x2\cos(\sin^{-1}x) = \sqrt{1 - x^2}

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