【例題1】
(最後までたどり着けない答案)0≦θ<2πのとき, cos(2θ−)> を満たすθの値の範囲を求めることを考えます. 上の図は,黒色がy=cosθのグラフ,緑色がy=cos2θのグラフです.
一般にy=cosnθのグラフはy=cosθのグラフを横方向にn倍に引き延ばしたものになるのではなく,n分の1に縮めたものになることに注意しましょう
中央の図は,緑色がy=cos2θのグラフ,青色がy=cos(2θ−)すなわちy=cos2(θ−)のグラフです.
一般にy=cos n(θ−α)のグラフはy=cos nθのグラフを右にαだけ平行移動したものとなります.
以上のようにして描いたものが3番目のグラフで青色で示した(1) y=cos n(θ−α)のときに右にαだけ平行移動で,y=cos n(θ+α)のときは左にαだけ平行移動となることに注意しましょう. (2) このとき平行移動する分量はy=cos n(θ−α)の形で判断し,y=cos(nθ−α)の形でそのまま読むと間違います.すなわち, y=cos(2θ−)はy=cos2θ のグラフを右にだけ平行移動したものではなく だけ平行移動したものになります. y=cos(2θ−)のグラフで,赤で示したのがy=のグラフ です. 青と赤の2つのグラフから,cos(2θ−)>を満たす 範囲は2箇所あるということが分かりますが,実際の答案にまでまとめるのは大変困難です.
▲ 理屈の上では,このようにすれば解けるはずですが,現役の高校生がこの方法で答案をまとめるのは困難です.
▲ 第1の理由は,3番目のグラフを作るまでの作業が長くて,なかなかたどり着けないことです. ▲ 第2の理由は,3番目の青で示したグラフが正確に描けても,このグラフから条件を満たすθの範囲を読み取るのは困難だからです. ![]() ○ 他の解き方を考える方がよさそうです. |
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(答案) 単位円を使って考える. 0≦θ<2πのとき,t=2θ−とおくと
←≪定義域の変換≫ 図の青で示した円(重ならないように少しだけずらして示 している)は,−≦t<となるtについての図とします. 図から,cost>となるtの値の範囲は −<t<…(1順目) <t<…(2順目) これをθの範囲に直すと −<2θ−< <2θ−< θについて解くと <θ<, <θ<…(答)
○ このように単位円を使って解くときは,特に≪定義域の変換≫に注意しなければなりません.
○ 元のθが1周している場合でも,新しい変数tでは2周する場合もあります.(円が重ならないように描けばよいでしょう) ○ cosθ, costの値はx座標で調べます.sinθ, sintの値はy座標で調べます. |
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![]() はどこから出てくるのか? ⇒重要な5つの角度の正弦・余弦の値は「覚えているから」できるのです. (上下左右対称に応じてこれに符号を付けます) |
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【例題2】
(解答)0≦θ<2πのとき, sin(2θ+)≦ を満たすθの値の範囲を求めてください. t=2θ+とおくと 0≦θ<2πのとき≦t<…(1) この範囲でsint≦…(2)を解く. 図より t= ≦t≦ ≦t<
(1)(2)とも等号がある値は解に含まれる
θで表すと2θ+= ≦2θ+≦ ≦2θ+< したがってθ=0, ≦θ≦π, ≦θ<2π…(答) |
問1 0≦θ<2πのとき,
1<θ<, <θ<cos(2θ+)<− を満たすθの値の範囲を求めてください. 2<θ<, <θ< 3<θ<, <θ< 4<θ<, <θ<2π HELP |
t=2θ+とおくと
0≦θ<2πのとき≦t<
この範囲でcost<−を解く. 図より <t=2θ+< <t=2θ+< θについて解くと <θ<, <θ< → 3 |
問2 0≦θ≦πのとき,
1<θ<, <θ<sin(3θ−)> を満たすθの値の範囲を求めてください. 2<θ<, <θ≦3π 3<θ<, <θ<π 4<θ<, <θ≦π HELP |
t=3θ−とおくと
0≦θ≦πのとき
−≦t≦ この範囲でsint>を解く. 図より <t=3θ−< <t=3θ−≦ θについて解くと <θ<, <θ≦π → 4 |
問3 0≦θ≦πのとき,
1≦θ<, ≦θ<, ≦θ<−<cos(3θ−)≦ を満たすθの値の範囲を求めてください. 2<θ≦, <θ≦, <θ≦ 3≦θ<, <θ≦, ≦θ< 4<θ≦, ≦θ<, <θ≦π HELP |
t=3θ−とおくと
0≦θ≦πのとき
−≦t≦ この範囲で −<cost≦を解く. 図より ≦t=3θ−< <t=3θ−≦ ≦t=3θ−< θについて解くと ≦θ<, <θ≦, ≦θ< → 3 |
【例題3】
(解答)0≦θ≦πのとき, tan(2θ−)≧1 を満たすθの値の範囲を求めてください. t=2θ−とおくと 0≦θ≦πのとき−≦t≦ この範囲でtant≧1を解く. 図より ≦t=2θ−< ≦t=2θ−< θについて解くと,≦θ<, ≦θ<…(答)
【例題4】
(解答)0≦θ≦πのとき, tan(2θ+)≦− を満たすθの値の範囲を求めてください. t=2θ+とおくと 0≦θ≦πのとき≦t≦ この範囲でtant≦−を解く. 図より <t=2θ+≦ <t=2θ+≦ θについて解くと,<θ≦, <θ≦…(答) |
tanθの値は,x座標やy座標ではなくそれらの比になります. すなわち,tanθ==なので,m=tanθの値は原点 を通る直線y=mxの傾きmになります.
【重要】
○ この値を全部言えなければ問題は解けません. ○ 特に,, のところ(通俗的に言えば「北極」と「南極」 のところ)では,tanθの値は定義されないことに注意. ![]() |
問4 0≦θ≦πのとき,
1<θ<, <θ<tan(2θ+)<− を満たすθの値の範囲を求めてください. 2<θ<, <θ< 3<θ<, <θ< 4<θ<, <θ< HELP |
t=2θ+とおくと
0≦θ≦πのとき
≦t≦ この範囲でtant<−を解く. 図より <t=2θ+< <t=2θ+< θについて解くと <θ<, <θ< → 1 |
■[個別の頁からの質問に対する回答][三角不等式について/18.9.18]
いつも大変勉強させていただいております。
例題の解答で
π12<θ<π4, 13π12<θ<15π12…(答)
となっており約分されておりませんでしたのでお伝えします。敢えてなのかなとも思いましたが。
=>[作者]:連絡ありがとう.約分しておきました. |
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