290の(1)の問題は、$\theta$ が方程式 $\cos{2\theta} - 2\sin{\theta} = \frac{1}{2}$ を満たすとき、$\sin{\theta}$ の値を求める問題です。

代数学三角関数二次方程式解の公式三角関数の合成
2025/6/12

1. 問題の内容

290の(1)の問題は、θ\theta が方程式 cos2θ2sinθ=12\cos{2\theta} - 2\sin{\theta} = \frac{1}{2} を満たすとき、sinθ\sin{\theta} の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、cos2θ\cos{2\theta}sinθ\sin{\theta} を用いて表します。
cos2θ=12sin2θ\cos{2\theta} = 1 - 2\sin^2{\theta} です。
これを元の式に代入すると、
12sin2θ2sinθ=121 - 2\sin^2{\theta} - 2\sin{\theta} = \frac{1}{2}
両辺に2をかけて整理すると、
24sin2θ4sinθ=12 - 4\sin^2{\theta} - 4\sin{\theta} = 1
4sin2θ+4sinθ1=04\sin^2{\theta} + 4\sin{\theta} - 1 = 0
ここで、x=sinθx = \sin{\theta} とおくと、
4x2+4x1=04x^2 + 4x - 1 = 0
この2次方程式を解きます。解の公式より、
x=4±424(4)(1)2(4)=4±16+168=4±328=4±428=1±22x = \frac{-4 \pm \sqrt{4^2 - 4(4)(-1)}}{2(4)} = \frac{-4 \pm \sqrt{16+16}}{8} = \frac{-4 \pm \sqrt{32}}{8} = \frac{-4 \pm 4\sqrt{2}}{8} = \frac{-1 \pm \sqrt{2}}{2}
したがって、
sinθ=1+22\sin{\theta} = \frac{-1 + \sqrt{2}}{2} または sinθ=122\sin{\theta} = \frac{-1 - \sqrt{2}}{2}
ここで、1sinθ1-1 \le \sin{\theta} \le 1 であることを考慮します。
12211.41421.207\frac{-1 - \sqrt{2}}{2} \approx \frac{-1 - 1.414}{2} \approx -1.207 なので、これは不適です。
したがって、sinθ=1+22\sin{\theta} = \frac{-1 + \sqrt{2}}{2}

3. 最終的な答え

sinθ=1+22\sin{\theta} = \frac{-1 + \sqrt{2}}{2}

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