$\cos 2\theta + \sin \theta > 0$ を満たす $\theta$ の範囲を求める問題です。

解析学三角関数不等式三角不等式sincos
2025/3/9

1. 問題の内容

cos2θ+sinθ>0\cos 2\theta + \sin \theta > 0 を満たす θ\theta の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、cos2θ\cos 2\thetasinθ\sin \theta の式で表します。
cos2θ=12sin2θ\cos 2\theta = 1 - 2\sin^2 \theta
したがって、与えられた不等式は次のようになります。
12sin2θ+sinθ>01 - 2\sin^2 \theta + \sin \theta > 0
両辺に -1 を掛けて符号を反転させます。
2sin2θsinθ1<02\sin^2 \theta - \sin \theta - 1 < 0
x=sinθx = \sin \theta とおくと、不等式は次のようになります。
2x2x1<02x^2 - x - 1 < 0
この二次不等式を解きます。まず、2x2x1=02x^2 - x - 1 = 0 の解を求めます。
(2x+1)(x1)=0(2x + 1)(x - 1) = 0
よって、x=1,12x = 1, -\frac{1}{2} です。
したがって、2x2x1<02x^2 - x - 1 < 0 の解は 12<x<1-\frac{1}{2} < x < 1 です。
x=sinθx = \sin \theta を代入すると、12<sinθ<1-\frac{1}{2} < \sin \theta < 1 となります。
π6<θ<7π6-\frac{\pi}{6} < \theta < \frac{7\pi}{6} かつ θπ2\theta \ne \frac{\pi}{2} となります。
一般解を求めると、
2nππ6<θ<2nπ+7π62n\pi - \frac{\pi}{6} < \theta < 2n\pi + \frac{7\pi}{6} かつ θ2nπ+π2\theta \ne 2n\pi + \frac{\pi}{2} となります(nnは整数)。

3. 最終的な答え

2nππ6<θ<2nπ+7π62n\pi - \frac{\pi}{6} < \theta < 2n\pi + \frac{7\pi}{6}, θ2nπ+π2\theta \ne 2n\pi + \frac{\pi}{2} (nnは整数)

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