(1) 式 $(sin15^\circ + sin75^\circ)^2 + (cos75^\circ - cos15^\circ)^2$ の値を求めます。 (2) $sin\theta + cos\theta = \frac{3}{4}$ を満たすとき、$sin\theta cos\theta$ と $sin^2\theta cos\theta + sin\theta cos^2\theta$ の値を求めます。

三角関数三角関数加法定理三角関数の公式式の計算
2025/3/9

1. 問題の内容

(1) 式 (sin15+sin75)2+(cos75cos15)2(sin15^\circ + sin75^\circ)^2 + (cos75^\circ - cos15^\circ)^2 の値を求めます。
(2) sinθ+cosθ=34sin\theta + cos\theta = \frac{3}{4} を満たすとき、sinθcosθsin\theta cos\thetasin2θcosθ+sinθcos2θsin^2\theta cos\theta + sin\theta cos^2\theta の値を求めます。

2. 解き方の手順

(1)
まず、三角関数の和積の公式や、sin, cos の相互関係を利用して式を簡単にします。
sin75=sin(45+30)=sin45cos30+cos45sin30=2232+2212=6+24sin75^\circ = sin(45^\circ + 30^\circ) = sin45^\circ cos30^\circ + cos45^\circ sin30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}
sin15=sin(4530)=sin45cos30cos45sin30=22322212=624sin15^\circ = sin(45^\circ - 30^\circ) = sin45^\circ cos30^\circ - cos45^\circ sin30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}
sin15+sin75=624+6+24=264=62sin15^\circ + sin75^\circ = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} + \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} = \frac{2\sqrt{6}}{4} = \frac{\sqrt{6}}{2}
cos75=cos(45+30)=cos45cos30sin45sin30=22322212=624cos75^\circ = cos(45^\circ + 30^\circ) = cos45^\circ cos30^\circ - sin45^\circ sin30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}
cos15=cos(4530)=cos45cos30+sin45sin30=2232+2212=6+24cos15^\circ = cos(45^\circ - 30^\circ) = cos45^\circ cos30^\circ + sin45^\circ sin30^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}
cos75cos15=6246+24=224=22cos75^\circ - cos15^\circ = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4} - \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4} = \frac{-2\sqrt{2}}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2}
したがって、
(sin15+sin75)2+(cos75cos15)2=(62)2+(22)2=64+24=84=2(sin15^\circ + sin75^\circ)^2 + (cos75^\circ - cos15^\circ)^2 = (\frac{\sqrt{6}}{2})^2 + (-\frac{\sqrt{2}}{2})^2 = \frac{6}{4} + \frac{2}{4} = \frac{8}{4} = 2
(2)
sinθ+cosθ=34sin\theta + cos\theta = \frac{3}{4} の両辺を2乗すると、
(sinθ+cosθ)2=(34)2(sin\theta + cos\theta)^2 = (\frac{3}{4})^2
sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=916sin^2\theta + 2sin\theta cos\theta + cos^2\theta = \frac{9}{16}
1+2sinθcosθ=9161 + 2sin\theta cos\theta = \frac{9}{16}
2sinθcosθ=9161=7162sin\theta cos\theta = \frac{9}{16} - 1 = -\frac{7}{16}
sinθcosθ=732sin\theta cos\theta = -\frac{7}{32}
次に、sin2θcosθ+sinθcos2θsin^2\theta cos\theta + sin\theta cos^2\theta を計算します。
sin2θcosθ+sinθcos2θ=sinθcosθ(sinθ+cosθ)sin^2\theta cos\theta + sin\theta cos^2\theta = sin\theta cos\theta (sin\theta + cos\theta)
=(732)(34)=21128= (-\frac{7}{32}) (\frac{3}{4}) = -\frac{21}{128}

3. 最終的な答え

(1) 2
(2) sinθcosθ=732sin\theta cos\theta = -\frac{7}{32}
sin2θcosθ+sinθcos2θ=21128sin^2\theta cos\theta + sin\theta cos^2\theta = -\frac{21}{128}

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