問題は、三角関数の方程式 $\sin{\theta} + \cos{\theta} = 1$ を解くことです。

解析学三角関数方程式解法
2025/3/9

1. 問題の内容

問題は、三角関数の方程式 sinθ+cosθ=1\sin{\theta} + \cos{\theta} = 1 を解くことです。

2. 解き方の手順

まず、与えられた方程式 sinθ+cosθ=1\sin{\theta} + \cos{\theta} = 1 の両辺を2乗します。
(sinθ+cosθ)2=12(\sin{\theta} + \cos{\theta})^2 = 1^2
sin2θ+2sinθcosθ+cos2θ=1\sin^2{\theta} + 2\sin{\theta}\cos{\theta} + \cos^2{\theta} = 1
sin2θ+cos2θ=1\sin^2{\theta} + \cos^2{\theta} = 1 であることを利用すると、
1+2sinθcosθ=11 + 2\sin{\theta}\cos{\theta} = 1
2sinθcosθ=02\sin{\theta}\cos{\theta} = 0
sin2θ=0\sin{2\theta} = 0
したがって、2θ=nπ2\theta = n\pinnは整数)となり、θ=nπ2 \theta = \frac{n\pi}{2} となります。
n=0,1,2,3n = 0, 1, 2, 3 を代入すると、それぞれ θ=0,π2,π,3π2\theta = 0, \frac{\pi}{2}, \pi, \frac{3\pi}{2} となります。
ここで、最初に両辺を2乗したため、解の吟味が必要です。
θ=0\theta = 0 のとき、sin0+cos0=0+1=1\sin{0} + \cos{0} = 0 + 1 = 1 であり、これは方程式を満たします。
θ=π2\theta = \frac{\pi}{2} のとき、sinπ2+cosπ2=1+0=1\sin{\frac{\pi}{2}} + \cos{\frac{\pi}{2}} = 1 + 0 = 1 であり、これは方程式を満たします。
θ=π\theta = \pi のとき、sinπ+cosπ=0+(1)=1\sin{\pi} + \cos{\pi} = 0 + (-1) = -1 であり、これは方程式を満たしません。
θ=3π2\theta = \frac{3\pi}{2} のとき、sin3π2+cos3π2=1+0=1\sin{\frac{3\pi}{2}} + \cos{\frac{3\pi}{2}} = -1 + 0 = -1 であり、これは方程式を満たしません。
したがって、解は θ=0\theta = 0θ=π2\theta = \frac{\pi}{2} です。

3. 最終的な答え

θ=0,π2\theta = 0, \frac{\pi}{2}

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