131201 初版 131201 更新
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三角関数 不等式 2

いわゆる三角不等式というと,
などがある。
ここでは,平行移動型を扱う。

高校2年生の数学の内容は,高度である。
これはこうやって解くのだという,解法解説的な指導法ではなく,
やはり数学的な背景をしっかり説明する必要がでてきて,
その指導法はまだまだ途上だなと感じている。

三角関数の不等式,すなわち,角の大きさの範囲を答えさせる問題では,
少し複雑になると,一般解を考えたほうがわかりやすい。
周期性があるので,数列の考えが必要になる。

\(\sin\left(\theta-\dfrac{\pi}{4}\right) > \dfrac{1}{2}\) を満たす θ の値の範囲 を求める。
n を整数とすると,
\(\dfrac{\pi}{6}+2n\pi < \theta-\dfrac{\pi}{4} < \dfrac{5}{6}\pi+2n\pi\)
すなわち
\(\dfrac{5}{12}\pi+2n\pi < \theta < \dfrac{13}{12}\pi+2n\pi\)
0 ≦ θ < 2π とすると
\(\dfrac{5}{12}\pi < \theta < \dfrac{13}{12}\pi\)
これは, 一般解は余計なお世話だったかもしれない。

\(\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{3}\right) > \dfrac{\sqrt{2}}{2}\) を満たす θ の値の範囲 を求める。
n を整数とすると,
\(\dfrac{\pi}{4}+2n\pi < \theta+\dfrac{\pi}{3} < \dfrac{3}{4}\pi+2n\pi\)
すなわち
\(-\dfrac{\pi}{12}+2n\pi < \theta < \dfrac{5}{12}\pi+2n\pi\)
0 ≦ θ < 2π とすると
\(0 \leqq \theta < \dfrac{5}{12}\pi\),   \(\dfrac{23}{12}\pi < \theta < 2\pi\)
周期的に現れている解を,要求されている範囲で見ただけという
問題を考える方向性がしっかりしている。

\(\sin\left(2\theta+\dfrac{\pi}{3}\right)> \dfrac{1}{2}\) を満たす θ を求める。
n を整数とすると,
\(\dfrac{\pi}{6}+2n\pi < 2\theta+\dfrac{\pi}{3} < \dfrac{5}{6}\pi+2n\pi\)
すなわち
\(-\dfrac{\pi}{12}+n\pi < \theta < \dfrac{\pi}{4}+n\pi\)
0 ≦ θ < 2π とすると
\(0 \leqq \theta < \dfrac{\pi}{4}\),  \(\dfrac{11}{12}\pi < \theta < \dfrac{5}{4}\pi\),  \(\dfrac{23}{12}\pi < \theta < 2\pi\)

\(\sin\left(2\theta+\dfrac{\pi}{3}\right)< \dfrac{1}{2}\) を満たす θ を求める。
n を整数とすると,
\(\dfrac{5}{6}\pi+2n\pi < 2\theta+\dfrac{\pi}{3} < \dfrac{13}{6}\pi+2n\pi\)
すなわち
\(\dfrac{\pi}{4}+n\pi < \theta < \dfrac{11}{12}\pi+n\pi\)
0 ≦ θ < 2π とすると
\(\dfrac{\pi}{4} < \theta < \dfrac{11}{12}\pi\),  \(\dfrac{5}{4}\pi < \theta < \dfrac{23}{12}\pi\)