以下の三角関数の値を求めよ。 (1) $\sin{\frac{5}{12}\pi}$ (2) $\cos{\frac{\pi}{12}}$ (3) $\tan{\frac{13}{12}\pi}$ (4) $\sin{\frac{\pi}{8}}$

解析学三角関数加法定理半角の公式三角関数の値
2025/6/17

1. 問題の内容

以下の三角関数の値を求めよ。
(1) sin512π\sin{\frac{5}{12}\pi}
(2) cosπ12\cos{\frac{\pi}{12}}
(3) tan1312π\tan{\frac{13}{12}\pi}
(4) sinπ8\sin{\frac{\pi}{8}}

2. 解き方の手順

(1) sin512π=sin(π6+π4)=sinπ6cosπ4+cosπ6sinπ4\sin{\frac{5}{12}\pi} = \sin{(\frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{4})} = \sin{\frac{\pi}{6}}\cos{\frac{\pi}{4}} + \cos{\frac{\pi}{6}}\sin{\frac{\pi}{4}}
sinπ6=12\sin{\frac{\pi}{6}} = \frac{1}{2}cosπ4=22\cos{\frac{\pi}{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}cosπ6=32\cos{\frac{\pi}{6}} = \frac{\sqrt{3}}{2}sinπ4=22\sin{\frac{\pi}{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}なので、
sin512π=1222+3222=2+64\sin{\frac{5}{12}\pi} = \frac{1}{2}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(2) cosπ12=cos(π3π4)=cosπ3cosπ4+sinπ3sinπ4\cos{\frac{\pi}{12}} = \cos{(\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{4})} = \cos{\frac{\pi}{3}}\cos{\frac{\pi}{4}} + \sin{\frac{\pi}{3}}\sin{\frac{\pi}{4}}
cosπ3=12\cos{\frac{\pi}{3}} = \frac{1}{2}cosπ4=22\cos{\frac{\pi}{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}sinπ3=32\sin{\frac{\pi}{3}} = \frac{\sqrt{3}}{2}sinπ4=22\sin{\frac{\pi}{4}} = \frac{\sqrt{2}}{2}なので、
cosπ12=1222+3222=2+64\cos{\frac{\pi}{12}} = \frac{1}{2}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(3) tan1312π=tan(π+π12)=tanπ12=tan(π3π4)=tanπ3tanπ41+tanπ3tanπ4\tan{\frac{13}{12}\pi} = \tan{(\pi + \frac{\pi}{12})} = \tan{\frac{\pi}{12}} = \tan{(\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{4})} = \frac{\tan{\frac{\pi}{3}} - \tan{\frac{\pi}{4}}}{1 + \tan{\frac{\pi}{3}}\tan{\frac{\pi}{4}}}
tanπ3=3\tan{\frac{\pi}{3}} = \sqrt{3}tanπ4=1\tan{\frac{\pi}{4}} = 1なので、
tan1312π=311+3=(31)(13)(1+3)(13)=331+313=2342=23\tan{\frac{13}{12}\pi} = \frac{\sqrt{3} - 1}{1 + \sqrt{3}} = \frac{(\sqrt{3}-1)(1-\sqrt{3})}{(1+\sqrt{3})(1-\sqrt{3})} = \frac{\sqrt{3} - 3 - 1 + \sqrt{3}}{1-3} = \frac{2\sqrt{3} - 4}{-2} = 2 - \sqrt{3}
(4) 半角の公式を用いる。
sin2θ2=1cosθ2\sin^2{\frac{\theta}{2}} = \frac{1 - \cos{\theta}}{2}なので、
sinπ8=1cosπ42=1222=224=222\sin{\frac{\pi}{8}} = \sqrt{\frac{1 - \cos{\frac{\pi}{4}}}{2}} = \sqrt{\frac{1 - \frac{\sqrt{2}}{2}}{2}} = \sqrt{\frac{2 - \sqrt{2}}{4}} = \frac{\sqrt{2 - \sqrt{2}}}{2}

3. 最終的な答え

(1) 2+64\frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(2) 2+64\frac{\sqrt{2} + \sqrt{6}}{4}
(3) 232 - \sqrt{3}
(4) 222\frac{\sqrt{2 - \sqrt{2}}}{2}

「解析学」の関連問題

次の関数を、導関数の定義に従って微分する問題です。 (1) $f(x) = x^2$ (2) $f(x) = \sqrt{x}$

微分導関数極限関数の微分
2025/6/17

以下の6つの三角関数の値を計算します。 (1) $tan(arccos(-\frac{1}{\sqrt{2}}) - \frac{\pi}{2})$ (2) $cos(arcsin(-\frac{1}...

三角関数逆三角関数三角関数の合成
2025/6/17

xの関数yが、媒介変数tを用いて表されているとき、導関数 $\frac{dy}{dx}$ をtの関数として表す問題です。 問題は2つあります。 (1) $x = 3t - 2$, $y = t^2 +...

導関数媒介変数微分三角関数
2025/6/17

関数 $y = (x-1)^2 \sqrt[3]{x+2}$ を微分せよ。

微分導関数積の微分合成関数の微分
2025/6/17

問題は、逆三角関数$\arccos$と$\arctan$の定義を述べた上で、以下の2つの問題を解くことです。 (1) $\arccos(\sin(\frac{\pi}{5}))$の値を求める。 (2)...

逆三角関数arccosarctan三角関数加法定理証明
2025/6/17

与えられた関数を微分する問題です。具体的には、以下の関数を微分します。 (1) $y = \sin(2x - 3)$ (2) $y = \cos^2x$ (3) $y = \tan 3x$ (4) $...

微分合成関数の微分対数関数三角関数積の微分
2025/6/17

問題は2つの部分に分かれています。 練習3では、次の2つの関数の微分を求める必要があります。 (1) $y = (3x+1)^4$ (2) $y = (3-2x^2)^3$ 練習4では、次の2つの関数...

微分合成関数の微分べき関数の微分
2025/6/17

画像に示された微分問題を解きます。具体的には、以下の関数について $y$ の $x$ に関する微分 $\frac{dy}{dx}$ を求めます。 (5) $y = \frac{2}{2x-1}$ (6...

微分微分公式商の微分べきの微分
2025/6/17

次の関数を、導関数の定義に従って微分せよ。 (1) $f(x) = x^2$ (2) $f(x) = \sqrt{x}$

微分導関数極限関数
2025/6/17

以下の極限を求めます。 $\lim_{x \to 0} \frac{3x^2}{\cos x - 1}$

極限テイラー展開ロピタルの定理
2025/6/17