分数の形をした三角関数は、直線の傾きとして読む
の最大値と最小値を求めます。
分母にも分子にも三角関数が入っていて、合成も置きかえも効きません。
図で見ると一瞬で片づきます。この式は、点 と単位円上の点を結ぶ直線の傾きです。
と を結ぶ直線の傾きは 。その形になっています。
傾きが最大や最小になるのは、直線が円に接するとき。あとは接する条件を書くだけです。
定点と円周上の点
単位円上の点は です。 が動けば、点は円周をひと回りします[1]。
定点 は円の外にあります。原点からの距離が だからです。
外の点から円を眺めると、結ぶ直線の傾きには上限と下限があります。
いちばん急な線と、いちばんゆるい線。どちらも円に接する位置で実現します。
接する 2 本のあいだの傾きは、すべて実現できます。円周が連続しているためです。
接する条件で解く
傾き で を通る直線を書きます。
、整理して 。
この直線が単位円に接するのは、原点からの距離が のときです。
両辺を 2 乗します。 から 。
整理して 。解の公式を当てます。
最大値は 、最小値は です。
式だけで解く道
図を使わずに解くこともできます。答えは同じ 2 次方程式に着きます。
と分母を払います。
と を左に集めると 。
左辺は 1 次で混ざった形なので、合成できます[2]。振幅は 。
の値は から なので、右辺の絶対値が振幅を超えたら解がありません。
が、 が存在するための条件です。
2 乗して 、つまり 。
図の道で出た方程式と、同じ式が現れました。不等号になっているぶん、範囲がそのまま読めます。
定点と円周上の点を結ぶ直線の傾きと見る。接する条件を距離で書く
分母を払って合成し、 の値域に収まる条件を書く。 の 2 次不等式になる
どちらの道も同じ形へ
2 つの道が同じ 2 次式に着くのは、偶然ではありません。
図の道では「接する」、式の道では「解が存在する」。どちらも境目を求めています。
接する位置が、 が存在できる限界です。それを超えると直線は円と交わらず、対応する もなくなる。
言葉が違うだけで、見ているものは同じ。両方の道を知っていると検算になります。
分数型の最大最小は、存在条件の問題 に読み替えられます。
「 の値をとれるか」は「その に対して があるか」と同じこと。合成して値域と比べるのが、その言い換えです。
定点が円の内側にある場合
なら定点は で、これも円の外です。
では はどうでしょう。定点は で、円周上にあります。
このとき定点自身が円の上に乗るので、傾きに上限がありません。分母が になる があるためです。
では分母も分子も になり、式が定義されない点も出てきます。
定点の位置を先に確かめる。外なら接線が 2 本引けて答えが有限、円周上や内側なら別の扱いが要ります。
例:もう 1 問
を解きます。定点は で、距離は 。外です。
式の道でいきます。。
条件は 。2 乗して 。
、つまり 。
です。最小 、最大 。
は 、つまり のとき。分子が になる位置です。

まちがえやすい点
分母を払ったあと、 の係数の符号を落とす誤りが多い。 で、マイナスが付きます。
合成の振幅を ではなく とする誤りもよく出ます。三平方の定理で合わせます。
不等号の向きを 2 乗のときに落とす形も見ます。両辺が 以上なので、この場合は向きが保たれます。
図の道では、定点の座標の符号をまちがえやすい。 なら定点は です。
分母が になる があるかどうかも先に確かめます。あると式が定義されない点が出ます。
のとる値の範囲はどれですか。
図の道でも確かめます。
を図で読むとき、定点はどこですか。
と書き直すと、傾きの形 になります。引かれている値が定点の座標なので です。分母が 座標、分子が 座標に対応します。
分数の形が出たら、傾きだと思う。接する条件か、合成して値域と比べるか。どちらでも同じ式に着きます。












分母を払うと sinθ−ycosθ=2y です。合成の振幅が 1+y2 なので ∣2y∣≤1+y2、2 乗して 4y2≤1+y2、3y2≤1 になります。∣y∣≤31=33 です。