θ の範囲を最後まで見る - 三角方程式の解き方
の解は だけではありません。 なら と の 2 つです。
範囲を外すと無限個になります。 と が、すべて解になる。
三角方程式でいちばん多い失点は、計算まちがいではなく解の拾い落としです[1]。
単位円に横線を引く
は「縦の座標が になる点はどこか」という問いです。
単位円に の横線を引きます。円と交わる点が 2 つ出る。
右上の点が 、左上の点が です。 軸について対称な位置にあります。
なら縦線を引きます。 は「横の座標が になる点」なので、 軸対称の 2 点が出る。
対称の軸が違うところが要です。 は 軸で折り返し、 は 軸で折り返します。
範囲がなければ一般解で答える
範囲の指定がない場合は、 を整数として次の形にまとめます[1]。
| または | |
が ひとつで書けるのは、 軸対称の 2 点が と だからです。
の周期は なので、 ではなく になります。半周ごとに同じ値をとる。
例:cosθ = -√3/2
とします。 が負なので、解は第 2 象限と第 3 象限。
となる は です。これを基準にします。
第 2 象限の解は 、第 3 象限は 。
です。 軸について対称な位置にあります。
負の値でも、まず絶対値で基準の角を出してから符号で象限を決める。手順は変わりません。
例:tanθ = 1
は周期が なので、 には解が 2 つ入ります。
が基準です。もう 1 つは 。
や と違い、 の 2 解は原点対称の位置にあります。 離れている。
は、 がどんな実数でも必ず解を持ちます。 の値域に上限も下限もないため。
が解なしになるのとは対照的です。
値域が から 。範囲を外れた値を与えると解なしになる
値域は実数全体。どんな値を与えても、周期 ごとに必ず解がある
2θ が入るときは範囲を先に伸ばす
を で解きます。
いきなり を求めにいくと落とします。まず の範囲を書き出す。
の両辺を 2 倍して 。範囲が倍に伸びました。
この範囲で となる は 4 つあります。、、、。
後ろ 2 つは、前 2 つに を足したものです。範囲が まであるので入ってきます[2]。
最後に 2 で割ります。。
解が 4 つになりました。 の範囲のまま考えると、はじめの 2 つしか見つかりません[1]。
2 次式になる形
を で解きます。
をひとかたまりと見れば、ただの 2 次方程式です[1]。
因数分解して 。
または に分かれます。
前者からは 、後者からは 。
合わせて 3 つです。 のように端の値だと、解が 1 つしか出ない点も見どころ。
と が混ざっている場合は、 でどちらかにそろえてから因数分解します。
合成してから解く
を で解きます。2 つの関数が混ざったままでは進みません。
合成すると 、つまり 。
ここでも範囲を先に動かします。。
この範囲で が になるのは と です。 は範囲の手前で外れます。
を引いて 。
検算します。 なら 。 なら 。
まちがえやすい点
いちばん多いのは、解を 1 つで止めることです。 の答えを だけにしてしまう形。
単位円を描けば交点が 2 つ見えます。式だけで進めると、この 2 つ目が視界から消えます。
や が入る問題で、範囲を動かし忘れる誤りも同じくらい多い。
範囲を動かすのは、置きかえた文字のほうです。 と置くなら、 の範囲を書いてから解きます。
両辺を で割る操作も危ない。 の場合を捨ててしまいます。移項して因数分解します。
で の解はいくつありますか。
- 個
- 個
- 個
因数分解の形も確かめます。
で の解に含まれないものはどれですか。
と因数分解できます。 から 、 から です。 では なので、左辺は になり になりません。
単位円で交点を数え、置きかえたら範囲も置きかえる。三角方程式はこの 2 つで守れます。














2θ の範囲は 0≤2θ<4π です。cos が 21 になるのは 1 周につき 2 回なので、2 周ぶんで 4 個になります。2θ=3π, 35π, 37π, 311π を 2 で割った値が答えです。