関数 $y = 2\sin(a\theta - b)$ のグラフが与えられており、$a > 0$, $0 < b < 2\pi$ の条件のもとで、$a$, $b$, および図中の目盛り $A$, $B$, $C$ の値を求める問題です。

解析学三角関数グラフ周期振幅位相
2025/6/2

1. 問題の内容

関数 y=2sin(aθb)y = 2\sin(a\theta - b) のグラフが与えられており、a>0a > 0, 0<b<2π0 < b < 2\pi の条件のもとで、aa, bb, および図中の目盛り AA, BB, CC の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、グラフから周期を読み取ります。π6\frac{\pi}{6}からπ2\frac{\pi}{2}までが34\frac{3}{4}周期になっていることがわかります。したがって、周期は43(π2π6)=43π3=4π9\frac{4}{3}(\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{6}) = \frac{4}{3} \cdot \frac{\pi}{3} = \frac{4\pi}{9}となります。
一般に、y=sin(x)y = \sin(x) の周期は 2π2\pi なので、y=2sin(aθb)y = 2\sin(a\theta - b) の周期は 2πa\frac{2\pi}{a} です。
よって、2πa=4π9\frac{2\pi}{a} = \frac{4\pi}{9} が成り立ちます。これを解くと、a=92a = \frac{9}{2} となります。
次に、グラフから AA, BB の値を読み取ります。AA は関数の最大値なので、A=2A = 2 です。同様に、BB は関数の最小値なので、B=2B = -2 です。
次に、bb の値を求めます。グラフは y=2sin(aθb)=2sin(92θb)y = 2\sin(a\theta - b) = 2\sin(\frac{9}{2}\theta - b) です。θ=π6\theta = \frac{\pi}{6} のとき、y=2y = 2 となります。
したがって、2sin(92π6b)=22\sin(\frac{9}{2} \cdot \frac{\pi}{6} - b) = 2 となります。
sin(3π4b)=1\sin(\frac{3\pi}{4} - b) = 1 より、3π4b=π2+2nπ\frac{3\pi}{4} - b = \frac{\pi}{2} + 2n\pinnは整数)となります。
したがって、b=3π4π22nπ=π42nπb = \frac{3\pi}{4} - \frac{\pi}{2} - 2n\pi = \frac{\pi}{4} - 2n\pi となります。0<b<2π0 < b < 2\pi の条件より、b=π4b = \frac{\pi}{4} となります。
最後に、CC の値を求めます。グラフから、CC は関数が0となる点です。
y=2sin(92θπ4)=0y = 2\sin(\frac{9}{2}\theta - \frac{\pi}{4}) = 0 より、92θπ4=nπ\frac{9}{2}\theta - \frac{\pi}{4} = n\pinnは整数)となります。
92θ=π4+nπ\frac{9}{2}\theta = \frac{\pi}{4} + n\pi より、θ=29(π4+nπ)=π18+2nπ9\theta = \frac{2}{9}(\frac{\pi}{4} + n\pi) = \frac{\pi}{18} + \frac{2n\pi}{9} となります。
CCπ2\frac{\pi}{2} の次に0になる点なので、n=4n=4 とすると、θ=π18+8π9=π+16π18=17π18\theta = \frac{\pi}{18} + \frac{8\pi}{9} = \frac{\pi + 16\pi}{18} = \frac{17\pi}{18}となります。したがって、C=17π18C = \frac{17\pi}{18} となります。

3. 最終的な答え

a=92a = \frac{9}{2}
b=π4b = \frac{\pi}{4}
A=2A = 2
B=2B = -2
C=17π18C = \frac{17\pi}{18}

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## 回答

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