$\gdef\bun#1#2{\dfrac{#1}{#2}}$ $\gdef\Bun#1#2{\bun{#1}{#2}}$ $\gdef\punit#1{\ [\mathrm{#1}]\,}$ $\gdef{\d}{\mathop{d}{}}$ $\gdef\dx{dx}$ $\gdef\dy{dy}$ $\gdef\dt{dt}$ $\gdef\dv{dv}$ $\gdef\dr{dr}$ $\gdef\dV{dV}$ $\gdef\dP{dP}$ $\gdef\dT{dT}$ $\gdef\dU{dU}$ $\gdef\dI{dI}$ $\gdef\boldrm#1{\mathrm{#1}}$ $\gdef\rmA{\boldrm{A}}$ $\gdef\rmB{\boldrm{B}}$ $\gdef\rmC{\boldrm{C}}$ $\gdef\rmD{\boldrm{D}}$ $\gdef\rmE{\boldrm{E}}$ $\gdef\rmF{\boldrm{F}}$ $\gdef\rmG{\boldrm{G}}$ $\gdef\rmH{\boldrm{H}}$ $\gdef\rmI{\boldrm{I}}$ $\gdef\rmJ{\boldrm{J}}$ $\gdef\rmK{\boldrm{K}}$ $\gdef\rmL{\boldrm{L}}$ $\gdef\rmM{\boldrm{M}}$ $\gdef\rmN{\boldrm{N}}$ $\gdef\rmO{\boldrm{O}}$ $\gdef\rmP{\boldrm{P}}$ $\gdef\rmQ{\boldrm{Q}}$ $\gdef\rmR{\boldrm{R}}$ $\gdef\rmS{\boldrm{S}}$ $\gdef\rmT{\boldrm{T}}$ $\gdef\rmU{\boldrm{U}}$ $\gdef\rmV{\boldrm{V}}$ $\gdef\rmW{\boldrm{W}}$ $\gdef\rmX{\boldrm{X}}$ $\gdef\rmY{\boldrm{Y}}$ $\gdef\rmZ{\boldrm{Z}}$ $\gdef\Deg{^{\circ}}\!$ $\gdef\DegC{\,{}^{\scriptsize\circ\!}\rmC}$ $\gdef\punitDegC{\punit{{}^{\scriptsize\circ\!}\rmC}}$ $\gdef\neareq{\fallingdotseq}$ $\gdef\mss{\punit{m/s^2\,}}$ $\gdef\ms{\punit{m/s}}$ $\gdef\s{\punit{s}}$ $\gdef\m{\punit{m}}$ $\gdef\mm{\punit{m^2}}$ $\gdef\mmm{\punit{m^3}}$ $\gdef\rad{\punit{rad}}$ $\gdef\N{\punit{N}}$ $\gdef\J{\punit{J}}$ $\gdef\cal{\punit{cal}}$ $\gdef\W{\punit{W}}$ $\gdef\g{\punit{g}}$ $\gdef\kg{\punit{kg}}$ $\gdef\K{\punit{K}}$ $\gdef\Hz{\punit{Hz}}$ $\gdef\C{\punit{C}}$ $\gdef\A{\punit{A}}$ $\gdef\V{\punit{V}}$ $\gdef\mol{\punit{mol}}$ $\gdef\NA{N_{\rmA}}$ $\gdef\CV{C_{\rmV}}$ $\gdef\CP{C_{\rmP}}$ $\gdef\Pa{\punit{Pa}}$ $\gdef\SUB#1{_{\mathrm{#1}}}$ $\gdef\vec#1{\overrightarrow{#1}}$ $\gdef\dvec#1{\overrightarrow{#1}}$ $\gdef\stext#1{\text{\small #1}}$ $\gdef\sinh{\sin\theta}$ $\gdef\sinx{\sin x}$ $\gdef\siny{\sin y}$ $\gdef\cosh{\cos\theta}$ $\gdef\cosx{\cos x}$ $\gdef\cosy{\cos y}$ $\gdef\tanh{\tan\theta}$ $\gdef\tanx{\tan x}$ $\gdef\tany{\tan y}$ $\gdef\in{^{\,\mathrm{in}}}$ $\gdef\out{^{\,\mathrm{out}}}$ $\gdef\net{^{\,\mathrm{net}}}$ $\gdef\max{_{\mathrm{max}}}$ $\gdef\min{_{\mathrm{min}}}$

三角関数 数学

方程式・不等式

羽白 いむ

東京大学医学部医学科卒 現役医師
数学のトリセツ共著者
東大指導専門塾鉄緑会 物理・数学科元講師

三角比の方程式

方程式の解き方

三角比の扱いについて慣れてきましたか?次は三角比の「逆の計算」をやってみましょう。

これまでは,「角度が与えられていて,それに対応する三角比を求める」というやり方でした。今度はその逆で,「与えられた三角比から角度を求める」というものです。

羽白

いわば,「三角比の方程式を解く」方法です。

例として,$\sin\theta=\Bun12$ のときの $\theta$ の値を求めてみましょう。

$\sin$ は「単位円周上の $y$座標」でしたよね?つまり,「$\sin\theta=\Bun12$ のときの $\theta$ の値を求める」ことは,「(単位円周上の)$y$ 座標が $\Bun12$ になるような角度 $\theta$ を求める」ことになります。

上図のように,単位円周上で $y$ 座標が $\Bun12$ となる点は $\rmP$,$\rmQ$ の2箇所にあり,このときの $\angle\rmA\rmO\rmP$ と $\angle\rmA\rmO\rmQ$ が求める $\theta$ の値となります。

では,$\angle\rmA\rmO\rmP$ の値はいくつになるでしょうか?

図のように,点 $\rmP$ から $x$ 軸に下ろした垂線の足を $\rmH$ とします。$\triangle\rmP\rmO\rmH$ を見てみましょう。

$\rmO\rmP=1,\ \rmP\rmH=\bun12$ より,$\rmO\rmP:\rmP\rmH=2:1$ となります。

有名三角形ですね!

生徒

$1:2:\sqrt{3}$ の三角形ですから,$\angle\rmP\rmO\rmH$ は $30\Deg$ とわかります。

よって,$\angle\rmA\rmO\rmP=30\Deg,\ \angle\rmA\rmO\rmQ=150\Deg$ となりますので,求める答えは $\theta=30\Deg,\,150\Deg$ となります。

三角比の不等式

不等式の解き方

三角比における不等式の扱い方についても学習しましょう。

羽白

これも単位円を用いれば難しくはありません。

たとえば,$0\Deg<\theta<90\Deg$ のとき,$\sin\theta>\Bun12$ を満たす $\theta$ の範囲を求めてみましょう。

上の単位円を見てください。図のように,$\sin\theta$($y$ 座標!)の値が $\Bun12$ より大きくなるのは,$\theta$ が $30\Deg$ より大きいときです。

したがって,

$$\sin\theta>\bun12\Leftrightarrow 30\Deg<\theta<90\Deg$$となります。

別のパターン

では,$0\Deg<\theta<180\Deg$ のときはどうでしょうか?

上図を見るとわかる通り,

$$\sin\theta>\bun12\Leftrightarrow 30\Deg<\theta<150\Deg$$です。

このように,与えられている $\theta$ の範囲によって答えは異なりますが,考え方は全く同じであることがわかりますね。

羽白

不等式も,方程式と同様に単位円を用いて考えれば何も難しくはありません!

-三角関数, 数学