与えられた数学の問題は、三角関数、扇形の弧の長さと面積、三角方程式と不等式に関するものです。具体的には、以下の問いに答える必要があります。 (1) 度数法と弧度法の変換 (2) 扇形の弧の長さと面積の計算 (3) 特定の角に対するsin, cos, tanの値の計算 (4) 動径が第4象限にある場合のcos, tanの値の計算 (5) 三角関数のグラフに関する問題(A, Bの値と周期を求める) (6) 三角方程式と不等式を解く

解析学三角関数弧度法三角方程式三角不等式扇形グラフ
2025/5/20

1. 問題の内容

与えられた数学の問題は、三角関数、扇形の弧の長さと面積、三角方程式と不等式に関するものです。具体的には、以下の問いに答える必要があります。
(1) 度数法と弧度法の変換
(2) 扇形の弧の長さと面積の計算
(3) 特定の角に対するsin, cos, tanの値の計算
(4) 動径が第4象限にある場合のcos, tanの値の計算
(5) 三角関数のグラフに関する問題(A, Bの値と周期を求める)
(6) 三角方程式と不等式を解く

2. 解き方の手順

(1)
* ① 度数法から弧度法への変換: 60=60×π180=π360^{\circ} = 60 \times \frac{\pi}{180} = \frac{\pi}{3}
* ② 弧度法から度数法への変換: 34π=34×180=135-\frac{3}{4}\pi = -\frac{3}{4} \times 180 = -135^{\circ}
(2)
* ① 弧の長さ ll: l=rθ=3×34π=94πl = r\theta = 3 \times \frac{3}{4}\pi = \frac{9}{4}\pi
* ② 面積 SS: S=12r2θ=12×32×34π=278πS = \frac{1}{2}r^2\theta = \frac{1}{2} \times 3^2 \times \frac{3}{4}\pi = \frac{27}{8}\pi
(3)
* θ=76π=π+π6\theta = \frac{7}{6}\pi = \pi + \frac{\pi}{6} なので、第3象限の角
* sin(76π)=sin(π6)=12\sin(\frac{7}{6}\pi) = -\sin(\frac{\pi}{6}) = -\frac{1}{2}
* cos(76π)=cos(π6)=32\cos(\frac{7}{6}\pi) = -\cos(\frac{\pi}{6}) = -\frac{\sqrt{3}}{2}
* tan(76π)=sin(76π)cos(76π)=1232=13=33\tan(\frac{7}{6}\pi) = \frac{\sin(\frac{7}{6}\pi)}{\cos(\frac{7}{6}\pi)} = \frac{-\frac{1}{2}}{-\frac{\sqrt{3}}{2}} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}
(4)
* sinθ=34\sin\theta = -\frac{3}{4}で、θ\thetaが第4象限にあるので、cosθ>0cos\theta > 0
* cos2θ+sin2θ=1\cos^2\theta + \sin^2\theta = 1 より、cos2θ=1(34)2=1916=716\cos^2\theta = 1 - (-\frac{3}{4})^2 = 1 - \frac{9}{16} = \frac{7}{16}
* cosθ=716=74\cos\theta = \sqrt{\frac{7}{16}} = \frac{\sqrt{7}}{4}
* tanθ=sinθcosθ=3474=37=377\tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta} = \frac{-\frac{3}{4}}{\frac{\sqrt{7}}{4}} = -\frac{3}{\sqrt{7}} = -\frac{3\sqrt{7}}{7}
(5)
* y=sin(3θ)y = \sin(3\theta) のグラフ
* ① AAの値: yyの最大値は1なので、A=1A=1
* ② BBの値: sin(3θ)\sin(3\theta)の周期は2π3\frac{2\pi}{3}なので、sin(3θ)\sin(3\theta)が1周期するまでにθ\theta2π3\frac{2\pi}{3}進む。グラフより2π3/2=π3\frac{2\pi}{3}/2 = \frac{\pi}{3}がBなので、π3\frac{\pi}{3}
* ③ 周期: 2π3\frac{2\pi}{3}
(6)
* ① 2cosθ=1cosθ=122\cos\theta = 1 \Rightarrow \cos\theta = \frac{1}{2}0θ<2π0 \le \theta < 2\piより、θ=π3,5π3\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}
* ② 2cosθ+10cosθ122\cos\theta + 1 \ge 0 \Rightarrow \cos\theta \ge -\frac{1}{2}0θ<2π0 \le \theta < 2\piより、 0θ2π3,4π3θ<2π0 \le \theta \le \frac{2\pi}{3}, \frac{4\pi}{3} \le \theta < 2\pi

3. 最終的な答え

(1)
* ① π3\frac{\pi}{3}
* ② 135-135^{\circ}
(2)
* ① 94π\frac{9}{4}\pi
* ② 278π\frac{27}{8}\pi
(3)
* sinθ=12\sin\theta = -\frac{1}{2}
* cosθ=32\cos\theta = -\frac{\sqrt{3}}{2}
* tanθ=33\tan\theta = \frac{\sqrt{3}}{3}
(4)
* ① cosθ=74\cos\theta = \frac{\sqrt{7}}{4}
* ② tanθ=377\tan\theta = -\frac{3\sqrt{7}}{7}
(5)
* ① A=1A = 1
* ② B=π3B = \frac{\pi}{3}
* ③ 2π3\frac{2\pi}{3}
(6)
* ① θ=π3,5π3\theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}
* ② 0θ2π3,4π3θ<2π0 \le \theta \le \frac{2\pi}{3}, \frac{4\pi}{3} \le \theta < 2\pi

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