$0 \le \theta < 2\pi$ のとき、次の方程式を満たす$\theta$の値を求めよ。 (1) $\sin\theta - \cos\theta = -\frac{1}{\sqrt{2}}$ (2) $\sqrt{3}\sin\theta + \cos\theta + 1 = 0$

解析学三角関数三角関数の合成方程式角度
2025/6/18

1. 問題の内容

0θ<2π0 \le \theta < 2\pi のとき、次の方程式を満たすθ\thetaの値を求めよ。
(1) sinθcosθ=12\sin\theta - \cos\theta = -\frac{1}{\sqrt{2}}
(2) 3sinθ+cosθ+1=0\sqrt{3}\sin\theta + \cos\theta + 1 = 0

2. 解き方の手順

(1)
sinθcosθ=12\sin\theta - \cos\theta = -\frac{1}{\sqrt{2}}
左辺を合成すると、
2sin(θπ4)=12\sqrt{2}\sin(\theta - \frac{\pi}{4}) = -\frac{1}{\sqrt{2}}
sin(θπ4)=12\sin(\theta - \frac{\pi}{4}) = -\frac{1}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π4θπ4<7π4-\frac{\pi}{4} \le \theta - \frac{\pi}{4} < \frac{7\pi}{4}
θπ4=7π6,11π6\theta - \frac{\pi}{4} = \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}
θ=7π6+π4,11π6+π4\theta = \frac{7\pi}{6} + \frac{\pi}{4}, \frac{11\pi}{6} + \frac{\pi}{4}
θ=14π+3π12,22π+3π12\theta = \frac{14\pi + 3\pi}{12}, \frac{22\pi + 3\pi}{12}
θ=17π12,25π12\theta = \frac{17\pi}{12}, \frac{25\pi}{12}
(2)
3sinθ+cosθ+1=0\sqrt{3}\sin\theta + \cos\theta + 1 = 0
3sinθ+cosθ=1\sqrt{3}\sin\theta + \cos\theta = -1
左辺を合成すると、
2sin(θ+π6)=12\sin(\theta + \frac{\pi}{6}) = -1
sin(θ+π6)=12\sin(\theta + \frac{\pi}{6}) = -\frac{1}{2}
0θ<2π0 \le \theta < 2\pi より、π6θ+π6<13π6\frac{\pi}{6} \le \theta + \frac{\pi}{6} < \frac{13\pi}{6}
θ+π6=7π6,11π6\theta + \frac{\pi}{6} = \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}
θ=7π6π6,11π6π6\theta = \frac{7\pi}{6} - \frac{\pi}{6}, \frac{11\pi}{6} - \frac{\pi}{6}
θ=6π6,10π6\theta = \frac{6\pi}{6}, \frac{10\pi}{6}
θ=π,5π3\theta = \pi, \frac{5\pi}{3}

3. 最終的な答え

(1) θ=17π12,25π12\theta = \frac{17\pi}{12}, \frac{25\pi}{12}
(2) θ=π,5π3\theta = \pi, \frac{5\pi}{3}

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