問題は、逆三角関数の公式に関するもので、$\sin^{-1}x + \cos^{-1}x = \frac{\pi}{2}$ が成り立つことを示すことです。

解析学逆三角関数三角関数の公式証明
2025/5/21

1. 問題の内容

問題は、逆三角関数の公式に関するもので、sin1x+cos1x=π2\sin^{-1}x + \cos^{-1}x = \frac{\pi}{2} が成り立つことを示すことです。

2. 解き方の手順

まず、sin1x=θ\sin^{-1}x = \theta とおきます。このとき、sinθ=x\sin \theta = x となります。
次に、cos(π2θ)\cos(\frac{\pi}{2} - \theta) を考えます。三角関数の性質より、cos(π2θ)=sinθ\cos(\frac{\pi}{2} - \theta) = \sin \theta が成り立ちます。
したがって、cos(π2θ)=x\cos(\frac{\pi}{2} - \theta) = x となります。
両辺にcos1\cos^{-1}を適用すると、π2θ=cos1x\frac{\pi}{2} - \theta = \cos^{-1}x となります。
θ\thetaについて解くと、θ=π2cos1x\theta = \frac{\pi}{2} - \cos^{-1}x となります。
最初の仮定sin1x=θ\sin^{-1}x = \theta を代入すると、sin1x=π2cos1x\sin^{-1}x = \frac{\pi}{2} - \cos^{-1}x となります。
最後に、この式を整理すると、sin1x+cos1x=π2\sin^{-1}x + \cos^{-1}x = \frac{\pi}{2} が得られます。

3. 最終的な答え

sin1x+cos1x=π2\sin^{-1}x + \cos^{-1}x = \frac{\pi}{2}

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