与えられた三角関数の式を簡略化する問題です。式は以下の通りです。 $\frac{\sin(90^\circ - \theta)}{1 + \cos(90^\circ + \theta)} - \frac{\cos(180^\circ - \theta)}{1 + \cos(90^\circ - \theta)}$

解析学三角関数三角関数の公式式の簡略化恒等式
2025/5/13

1. 問題の内容

与えられた三角関数の式を簡略化する問題です。式は以下の通りです。
sin(90θ)1+cos(90+θ)cos(180θ)1+cos(90θ)\frac{\sin(90^\circ - \theta)}{1 + \cos(90^\circ + \theta)} - \frac{\cos(180^\circ - \theta)}{1 + \cos(90^\circ - \theta)}

2. 解き方の手順

三角関数の公式を使って式を簡略化します。
* sin(90θ)=cosθ\sin(90^\circ - \theta) = \cos \theta
* cos(90+θ)=sinθ\cos(90^\circ + \theta) = -\sin \theta
* cos(180θ)=cosθ\cos(180^\circ - \theta) = -\cos \theta
* cos(90θ)=sinθ\cos(90^\circ - \theta) = \sin \theta
これらの公式を元の式に適用すると、次のようになります。
cosθ1sinθcosθ1+sinθ\frac{\cos \theta}{1 - \sin \theta} - \frac{-\cos \theta}{1 + \sin \theta}
cosθ1sinθ+cosθ1+sinθ\frac{\cos \theta}{1 - \sin \theta} + \frac{\cos \theta}{1 + \sin \theta}
次に、共通分母で通分します。
cosθ(1+sinθ)+cosθ(1sinθ)(1sinθ)(1+sinθ)\frac{\cos \theta(1 + \sin \theta) + \cos \theta(1 - \sin \theta)}{(1 - \sin \theta)(1 + \sin \theta)}
分子を展開します。
cosθ+cosθsinθ+cosθcosθsinθ1sin2θ\frac{\cos \theta + \cos \theta \sin \theta + \cos \theta - \cos \theta \sin \theta}{1 - \sin^2 \theta}
分子を整理します。
2cosθ1sin2θ\frac{2\cos \theta}{1 - \sin^2 \theta}
三角関数の恒等式 1sin2θ=cos2θ1 - \sin^2 \theta = \cos^2 \theta を使用します。
2cosθcos2θ\frac{2\cos \theta}{\cos^2 \theta}
cosθ\cos \thetaで約分します。
2cosθ\frac{2}{\cos \theta}
これは 2secθ2 \sec \theta とも書けます。

3. 最終的な答え

2cosθ\frac{2}{\cos \theta}
または
2secθ2\sec\theta

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