$0 \leq \theta < 2\pi$ のとき、以下の三角関数の方程式と不等式を解きます。 (1) $\sin(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{2}$ (2) $\cos(2\theta + \frac{\pi}{3}) = \frac{\sqrt{3}}{2}$ (3) $\tan(\theta - \frac{\pi}{6}) > 1$ (4) $\sin(2\theta + \frac{\pi}{6}) \leq -\frac{1}{2}$

解析学三角関数三角方程式三角不等式角度
2025/6/8
はい、承知いたしました。画像に書かれている三角関数の方程式と不等式を解きます。

1. 問題の内容

0θ<2π0 \leq \theta < 2\pi のとき、以下の三角関数の方程式と不等式を解きます。
(1) sin(θπ3)=12\sin(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{2}
(2) cos(2θ+π3)=32\cos(2\theta + \frac{\pi}{3}) = \frac{\sqrt{3}}{2}
(3) tan(θπ6)>1\tan(\theta - \frac{\pi}{6}) > 1
(4) sin(2θ+π6)12\sin(2\theta + \frac{\pi}{6}) \leq -\frac{1}{2}

2. 解き方の手順

(1) sin(θπ3)=12\sin(\theta - \frac{\pi}{3}) = -\frac{1}{2}
θπ3=t\theta - \frac{\pi}{3} = t とおくと、sint=12\sin t = -\frac{1}{2}
t=7π6,11π6t = \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}
θπ3=7π6θ=7π6+π3=9π6=3π2\theta - \frac{\pi}{3} = \frac{7\pi}{6} \Rightarrow \theta = \frac{7\pi}{6} + \frac{\pi}{3} = \frac{9\pi}{6} = \frac{3\pi}{2}
θπ3=11π6θ=11π6+π3=13π6=13π62π=π6+π3=13π6\theta - \frac{\pi}{3} = \frac{11\pi}{6} \Rightarrow \theta = \frac{11\pi}{6} + \frac{\pi}{3} = \frac{13\pi}{6} = \frac{13\pi}{6} - 2\pi = \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{3} = \frac{13\pi}{6}
ただし、0θ<2π0 \leq \theta < 2\pi より、θ=3π2,13π612π6=π6\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{13\pi}{6} - \frac{12\pi}{6} = \frac{\pi}{6}
tt の範囲を考えると、θ\theta0θ<2π0 \leq \theta < 2\pi なので、 π3t<2ππ3=5π3-\frac{\pi}{3} \leq t < 2\pi - \frac{\pi}{3} = \frac{5\pi}{3}
よって、t=7π6,11π6t = \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6} は正しいので、θ=3π2,13π6\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{13\pi}{6} は正しい。
θ=3π2,11π6+2π6=13π6=2π+π6\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{11\pi}{6} + \frac{2\pi}{6} = \frac{13\pi}{6} = 2\pi + \frac{\pi}{6} であり、0θ<2π0 \le \theta < 2\pi の範囲よりθ=3π2,11π6+2π6=3π2\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{11\pi}{6} + \frac{2\pi}{6} = \frac{3\pi}{2}13π62π=π6π\frac{13\pi}{6}-2\pi = \frac{\pi}{6} \pi なので 11π6θ=11π6+2π6=13π6\frac{11\pi}{6} \Rightarrow \theta = \frac{11\pi}{6} + \frac{2\pi}{6} = \frac{13\pi}{6} が必要で、13π62π=π6\frac{13\pi}{6} - 2\pi = \frac{\pi}{6} なので θ=3π2,11π6+π62π\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{11\pi}{6}+\frac{\pi}{6}2\piなので
π6\frac{\pi}{6} 13π6 \frac{13\pi}{6}θ=π6,3π2\theta = \frac{\pi}{6}, \frac{3\pi}{2}
θπ3=7π6,11π6\theta - \frac{\pi}{3} = \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}なので θ=3π2,13π6>2π\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{13\pi}{6} > 2\pi
(2) cos(2θ+π3)=32\cos(2\theta + \frac{\pi}{3}) = \frac{\sqrt{3}}{2}
2θ+π3=t2\theta + \frac{\pi}{3} = t とおくと、cost=32\cos t = \frac{\sqrt{3}}{2}
t=π6,11π6t = \frac{\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}
2θ+π3=π62θ=π6π3=π6θ=π122\theta + \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{6} \Rightarrow 2\theta = \frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{3} = -\frac{\pi}{6} \Rightarrow \theta = -\frac{\pi}{12}
2θ+π3=11π62θ=11π6π3=9π6=3π2θ=3π42\theta + \frac{\pi}{3} = \frac{11\pi}{6} \Rightarrow 2\theta = \frac{11\pi}{6} - \frac{\pi}{3} = \frac{9\pi}{6} = \frac{3\pi}{2} \Rightarrow \theta = \frac{3\pi}{4}
θ\thetaの範囲 0θ<2π0 \leq \theta < 2\piを考えると、
θ=π12+π=11π12\theta = -\frac{\pi}{12} + \pi = \frac{11\pi}{12}
θ=π12+2π=23π12\theta = -\frac{\pi}{12} + 2\pi = \frac{23\pi}{12}
θ=3π4\theta = \frac{3\pi}{4}
θ=3π4+π=7π4\theta = \frac{3\pi}{4} + \pi = \frac{7\pi}{4}
tt の範囲を考えると π3t<4π+π3\frac{\pi}{3} \le t < 4\pi + \frac{\pi}{3}
t=π6,11π6,13π6,23π6t = \frac{\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}, \frac{13\pi}{6}, \frac{23\pi}{6} なので、2θ=11π6,3π2,23π62\theta = \frac{11\pi}{6}, \frac{3\pi}{2}, \frac{23\pi}{6}
よって、 θ=π12+π=11π12θ=3π4\theta = -\frac{\pi}{12}+ \pi = \frac{11\pi}{12} \theta = \frac{3\pi}{4}
よって θ=11π12,3π4,23π12\theta = \frac{11\pi}{12}, \frac{3\pi}{4}, \frac{23\pi}{12}
(3) tan(θπ6)>1\tan(\theta - \frac{\pi}{6}) > 1
θπ6=t\theta - \frac{\pi}{6} = t とおくと、tant>1\tan t > 1
π4<t<π2,5π4<t<3π2\frac{\pi}{4} < t < \frac{\pi}{2}, \frac{5\pi}{4} < t < \frac{3\pi}{2}
π4<θπ6<π2π4+π6<θ<π2+π65π12<θ<2π3\frac{\pi}{4} < \theta - \frac{\pi}{6} < \frac{\pi}{2} \Rightarrow \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{6} < \theta < \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{6} \Rightarrow \frac{5\pi}{12} < \theta < \frac{2\pi}{3}
5π4<θπ6<3π25π4+π6<θ<3π2+π617π12<θ<5π3\frac{5\pi}{4} < \theta - \frac{\pi}{6} < \frac{3\pi}{2} \Rightarrow \frac{5\pi}{4} + \frac{\pi}{6} < \theta < \frac{3\pi}{2} + \frac{\pi}{6} \Rightarrow \frac{17\pi}{12} < \theta < \frac{5\pi}{3}
(4) sin(2θ+π6)12\sin(2\theta + \frac{\pi}{6}) \leq -\frac{1}{2}
2θ+π6=t2\theta + \frac{\pi}{6} = t とおくと、sint12\sin t \leq -\frac{1}{2}
7π6t11π6\frac{7\pi}{6} \leq t \leq \frac{11\pi}{6}
7π62θ+π611π66π62θ10π6π2θ5π3π2θ5π6\frac{7\pi}{6} \leq 2\theta + \frac{\pi}{6} \leq \frac{11\pi}{6} \Rightarrow \frac{6\pi}{6} \leq 2\theta \leq \frac{10\pi}{6} \Rightarrow \pi \leq 2\theta \leq \frac{5\pi}{3} \Rightarrow \frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{5\pi}{6}
7π6+2π2θ+π611π6+2π19π62θ+π623π618π62θ22π63π2θ11π33π2θ11π63π2θ11π3\frac{7\pi}{6} + 2\pi \leq 2\theta + \frac{\pi}{6} \leq \frac{11\pi}{6} + 2\pi \Rightarrow \frac{19\pi}{6} \leq 2\theta + \frac{\pi}{6} \leq \frac{23\pi}{6} \Rightarrow \frac{18\pi}{6} \leq 2\theta \leq \frac{22\pi}{6} \Rightarrow 3\pi \leq 2\theta \leq \frac{11\pi}{3} \Rightarrow \frac{3\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{11\pi}{6} \Rightarrow 3\pi \leq 2\theta \leq \frac{11\pi}{3}
π2θ5π6\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{5\pi}{6}または3π2θ11π6\frac{3\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{11\pi}{6}

3. 最終的な答え

(1) θ=3π2,7π6\theta = \frac{3\pi}{2}, \frac{7\pi}{6}
(2) θ=3π4,11π12,19π12,23π12\theta = \frac{3\pi}{4}, \frac{11\pi}{12}, \frac{19\pi}{12}, \frac{23\pi}{12}
(3) 5π12<θ<2π3\frac{5\pi}{12} < \theta < \frac{2\pi}{3}, 17π12<θ<5π3\frac{17\pi}{12} < \theta < \frac{5\pi}{3}
(4) π2θ5π6\frac{\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{5\pi}{6}, 3π2θ11π6\frac{3\pi}{2} \leq \theta \leq \frac{11\pi}{6}

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