与えられた関数 $y = 3\sin(100t + \frac{\pi}{2})$ について、グラフを図示し、最大値、最小値、t=0の時のyの値、およびy=0となるtの値を2点以上求める。

解析学三角関数グラフ振幅周期
2025/6/19

1. 問題の内容

与えられた関数 y=3sin(100t+π2)y = 3\sin(100t + \frac{\pi}{2}) について、グラフを図示し、最大値、最小値、t=0の時のyの値、およびy=0となるtの値を2点以上求める。

2. 解き方の手順

* 関数の性質を確認する:
y=3sin(100t+π2)y = 3\sin(100t + \frac{\pi}{2}) はサイン関数を基本とした関数である。
振幅は3なので、最大値は3、最小値は-3となる。
周期は T=2π100=π50T = \frac{2\pi}{100} = \frac{\pi}{50} である。
* t=0t=0 のときの yy の値を計算する:
y(0)=3sin(1000+π2)=3sin(π2)=31=3y(0) = 3\sin(100 \cdot 0 + \frac{\pi}{2}) = 3\sin(\frac{\pi}{2}) = 3 \cdot 1 = 3
* y=0y=0 となる tt の値を求める:
3sin(100t+π2)=03\sin(100t + \frac{\pi}{2}) = 0
sin(100t+π2)=0\sin(100t + \frac{\pi}{2}) = 0
100t+π2=nπ100t + \frac{\pi}{2} = n\pi, nn は整数
100t=nππ2=(n12)π100t = n\pi - \frac{\pi}{2} = (n - \frac{1}{2})\pi
t=(n12)π100t = \frac{(n - \frac{1}{2})\pi}{100}
n=1n = 1 のとき t=(112)π100=π200t = \frac{(1 - \frac{1}{2})\pi}{100} = \frac{\pi}{200}
n=2n = 2 のとき t=(212)π100=3π200t = \frac{(2 - \frac{1}{2})\pi}{100} = \frac{3\pi}{200}
よって、y=0y=0 となる tt の値は π200\frac{\pi}{200}3π200\frac{3\pi}{200} などである。
* グラフを図示する。グラフは振幅が3で、周期が π50\frac{\pi}{50} のコサインカーブとなる(sin(x+π2)=cos(x)\sin(x + \frac{\pi}{2}) = \cos(x) より)。t=0t=0y=3y=3 からスタートし、 t=π200t = \frac{\pi}{200}y=0y=0 となる。

3. 最終的な答え

* 最大値:3
* 最小値:-3
* t=0t=0 のときの yy の値:3
* y=0y=0 となる tt の値(2点):π200\frac{\pi}{200}, 3π200\frac{3\pi}{200}
* グラフ:y=3cos(100t)y = 3\cos(100t) のグラフ

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