$\tan{\theta}$ の範囲が与えられた不等式 $-\sqrt{3} < \tan{\theta} \leq 1$ を満たす $\theta$ の範囲を求めます。ただし、$\theta$ の範囲は特に指定されていませんが、一般的に $0 \leq \theta < 2\pi$ で考えます。

解析学三角関数不等式tan角度範囲
2025/5/25

1. 問題の内容

tanθ\tan{\theta} の範囲が与えられた不等式 3<tanθ1-\sqrt{3} < \tan{\theta} \leq 1 を満たす θ\theta の範囲を求めます。ただし、θ\theta の範囲は特に指定されていませんが、一般的に 0θ<2π0 \leq \theta < 2\pi で考えます。

2. 解き方の手順

まず、tanθ=3\tan{\theta} = -\sqrt{3} となる θ\theta を求めます。
tanθ\tan{\theta} が負の値をとるのは、第2象限と第4象限です。
tanθ=3\tan{\theta} = \sqrt{3} となるのは θ=π3\theta = \frac{\pi}{3} なので、tanθ=3\tan{\theta} = -\sqrt{3} となるのは θ=ππ3=2π3\theta = \pi - \frac{\pi}{3} = \frac{2\pi}{3}θ=2ππ3=5π3\theta = 2\pi - \frac{\pi}{3} = \frac{5\pi}{3} です。
次に、tanθ=1\tan{\theta} = 1 となる θ\theta を求めます。
tanθ=1\tan{\theta} = 1 となるのは、θ=π4\theta = \frac{\pi}{4}θ=5π4\theta = \frac{5\pi}{4} です。
不等式 3<tanθ1-\sqrt{3} < \tan{\theta} \leq 1 を満たす θ\theta の範囲を求めるには、tanθ\tan{\theta} のグラフを考えると分かりやすいです。
3<tanθ-\sqrt{3} < \tan{\theta} を満たすのは、2π3<θ<π2\frac{2\pi}{3} < \theta < \frac{\pi}{2}5π3<θ<3π2\frac{5\pi}{3} < \theta < \frac{3\pi}{2} の範囲です。
tanθ1\tan{\theta} \leq 1 を満たすのは、 0θπ40 \leq \theta \leq \frac{\pi}{4}π2<θ5π4\frac{\pi}{2} < \theta \leq \frac{5\pi}{4}3π2<θ<2π\frac{3\pi}{2} < \theta < 2\pi の範囲です。
これらの範囲の共通部分を考えると、
2π3<θ5π4\frac{2\pi}{3} < \theta \leq \frac{5\pi}{4}5π3<θ<2π\frac{5\pi}{3} < \theta < 2\pi の範囲となります。
しかしながら、通常、θ\theta の範囲は 0θ<2π0 \leq \theta < 2\pi で考えます。

3. 最終的な答え

2π3<θ5π4\frac{2\pi}{3} < \theta \leq \frac{5\pi}{4}, 5π3<θ<2π\frac{5\pi}{3} < \theta < 2\pi

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