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記事No.10817に関するスレッドです

三角関数(05弘前大学) / 文系
(1)sin5θ=16sin^5θ-20sin^3θ+5sinθを示せ。
(2)半径1の円に内接する正十角形の面積を求めよ。



というものです。分かる方教えてください。

No.10816 - 2010/07/10(Sat) 10:40:49

Re: 三角関数(05弘前大学) / angel
(1)
sin5θ=sin(3θ+2θ) として、加法定理 sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβを適用
その後、倍角・三倍角をそれぞれ処理
sin2θ=2sinθcosθ
cos2θ=1-2sin^2θ
sin3θ=3sinθ-4sin^3θ
cos3θ=4cos^3θ-3cosθ

最後に、cos^2θやcos^4θ=(cos^2θ)^2 が残るので、cos^2θ=1-sin^2θを使って全てsinに直す。

(2)
下の図のような三角形を考える。これは、正十角形を、外接円の中心をもとにして1/10に切り出したもの。
図にあるxは、方程式 x^2+x=1 の正の解として求められることから、この三角形の形状が分かる。
※二等辺三角形や相似の関係で、赤字の部分が分かる

そうすると、三角形の面積Sも求められる。
具体的には、S=1/2・x・√(1-(x/2)^2)
xの値を直接代入すると、二重根号が出てきて結構大変なので、両辺を平方した
S^2=1/4・x^2・(1-(x/2)^2) の形に直して整理するのが吉。
x^2+x=1 という関係があることから、x^2を消去して、xの一次式にまとめられる。

最終的に、正十角形の面積は 10S として計算できる。

No.10817 - 2010/07/10(Sat) 11:23:55

Re: 三角関数(05弘前大学) / ToDa
(1)は、単に等式を示せばよいだけなので、sin5θ=sin(2θ+3θ)とでもして、地道に加法定理で展開しましょう。加法定理を使えるのであれば、実際にやってみればすぐに解けます。他にも方法はあると思いますがとりあえずこれが一番簡単だと思います。

(2)その正十角形は

の赤い三角形(中心角π/5)を10個集めたものなので、sin(π/5)の値が分かれば面積が出せるわけです。
この値を算出するために(1)の等式が誘導になっているわけですね。sin(π/5)を求めるのに都合が良くなるように(1)のθの値を調整してみましょう。

#もっとも、この誘導に乗らなければならないという決まりはないわけで、元からsin(π/5)の値を知っていたり、他の求め方をご存じであれば誘導を無視しても構わないと思います。

No.10818 - 2010/07/10(Sat) 11:31:04

Re: 三角関数(05弘前大学) / ヨッシー
こちらも参考にしてください。
No.10819 - 2010/07/10(Sat) 11:40:52

Re: 三角関数(05弘前大学) / angel
ああそうか。5次方程式だけど、θ=36°とすれば実質2次方程式になるんですね。そっちの方が早いですね。
No.10820 - 2010/07/10(Sat) 11:52:21

Re: 三角関数(05弘前大学) / 文系
有難うございます。
参考になります。

No.10822 - 2010/07/10(Sat) 13:44:11