三角関数例

$\sin (x) - \cos (x) = \sqrt{2}$

ステップ 1

恒等式を利用して方程式を解きます。この恒等式では、 $θ$ はグラフ上に点 $(a, b)$ をプロットしてできる角度を表しているので、 $θ = \tan^{-1} (\frac{b}{a})$ を利用して求めることができます。

$R = \sqrt{a^{2} + b^{2}}$ および $θ = \tan^{-1} (\frac{b}{a})$ ならば $a \sin (x) + b \cos (x) = R \sin (x + θ)$

ステップ 2

方程式を立て、 $θ$ の値を求めます。

$\tan^{-1} (- \frac{1}{1})$

ステップ 3

逆正切をとり、 $θ$ の方程式を解きます。

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ステップ 3.1

$1$ の共通因数を約分します。

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ステップ 3.1.1

共通因数を約分します。

$θ = \tan^{-1} (- \frac{1}{1})$

ステップ 3.1.2

式を書き換えます。

$θ = \tan^{-1} (- 1 \cdot 1)$

ステップ 3.2

$- 1$ に $1$ をかけます。

$θ = \tan^{-1} (- 1)$

ステップ 3.3

$\tan^{-1} (- 1)$ の厳密値は $- \frac{π}{4}$ です。

$θ = - \frac{π}{4}$

ステップ 4

式を解いて $R$ の値を求めます。

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ステップ 4.1

1のすべての数の累乗は1です。

$R = \sqrt{1 + {(- 1)}^{2}}$

ステップ 4.2

$- 1$ を $2$ 乗します。

$R = \sqrt{1 + 1}$

ステップ 4.3

$1$ と $1$ をたし算します。

$R = \sqrt{2}$

ステップ 5

既知数を方程式に代入します。

$(\sqrt{2}) \sin (x - \frac{π}{4}) = \sqrt{2}$

ステップ 6

$\sqrt{2} \sin (x - \frac{π}{4}) = \sqrt{2}$ の各項を $\sqrt{2}$ で割り、簡約します。

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ステップ 6.1

$\sqrt{2} \sin (x - \frac{π}{4}) = \sqrt{2}$ の各項を $\sqrt{2}$ で割ります。

$\frac{\sqrt{2} \sin (x - \frac{π}{4})}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 6.2

左辺を簡約します。

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ステップ 6.2.1

$\sqrt{2}$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.2.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{\sqrt{2} \sin (x - \frac{π}{4})}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 6.2.1.2

$\sin (x - \frac{π}{4})$ を $1$ で割ります。

$\sin (x - \frac{π}{4}) = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 6.3

右辺を簡約します。

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ステップ 6.3.1

$\sqrt{2}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.1.1

共通因数を約分します。

$\sin (x - \frac{π}{4}) = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 6.3.1.2

式を書き換えます。

$\sin (x - \frac{π}{4}) = 1$

ステップ 7

方程式の両辺の逆正弦をとり、正弦の中から $x$ を取り出します。

$x - \frac{π}{4} = \sin^{-1} (1)$

ステップ 8

右辺を簡約します。

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ステップ 8.1

$\sin^{-1} (1)$ の厳密値は $\frac{π}{2}$ です。

$x - \frac{π}{4} = \frac{π}{2}$

ステップ 9

$x$ を含まないすべての項を方程式の右辺に移動させます。

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ステップ 9.1

方程式の両辺に $\frac{π}{4}$ を足します。

$x = \frac{π}{2} + \frac{π}{4}$

ステップ 9.2

$\frac{π}{2}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$x = \frac{π}{2} \cdot \frac{2}{2} + \frac{π}{4}$

ステップ 9.3

$1$ の適した因数を掛けて、各式を $4$ を公分母とする式で書きます。

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ステップ 9.3.1

$\frac{π}{2}$ に $\frac{2}{2}$ をかけます。

$x = \frac{π \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{π}{4}$

ステップ 9.3.2

$2$ に $2$ をかけます。

$x = \frac{π \cdot 2}{4} + \frac{π}{4}$

ステップ 9.4

公分母の分子をまとめます。

$x = \frac{π \cdot 2 + π}{4}$

ステップ 9.5

分子を簡約します。

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ステップ 9.5.1

$2$ を $π$ の左に移動させます。

$x = \frac{2 \cdot π + π}{4}$

ステップ 9.5.2

$2 π$ と $π$ をたし算します。

$x = \frac{3 π}{4}$

ステップ 10

正弦関数は、第一象限と第二象限で正となります。2番目の解を求めるには、 $π$ から参照角を引き、第二象限で解を求めます。

$x - \frac{π}{4} = π - \frac{π}{2}$

ステップ 11

$x$ について解きます。

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ステップ 11.1

$π - \frac{π}{2}$ を簡約します。

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ステップ 11.1.1

$π$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$x - \frac{π}{4} = π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

ステップ 11.1.2

分数をまとめます。

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ステップ 11.1.2.1

$π$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$x - \frac{π}{4} = \frac{π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

ステップ 11.1.2.2

公分母の分子をまとめます。

$x - \frac{π}{4} = \frac{π \cdot 2 - π}{2}$

ステップ 11.1.3

分子を簡約します。

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ステップ 11.1.3.1

$2$ を $π$ の左に移動させます。

$x - \frac{π}{4} = \frac{2 \cdot π - π}{2}$

ステップ 11.1.3.2

$2 π$ から $π$ を引きます。

$x - \frac{π}{4} = \frac{π}{2}$

ステップ 11.2

$x$ を含まないすべての項を方程式の右辺に移動させます。

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ステップ 11.2.1

方程式の両辺に $\frac{π}{4}$ を足します。

$x = \frac{π}{2} + \frac{π}{4}$

ステップ 11.2.2

$\frac{π}{2}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$x = \frac{π}{2} \cdot \frac{2}{2} + \frac{π}{4}$

ステップ 11.2.3

$1$ の適した因数を掛けて、各式を $4$ を公分母とする式で書きます。

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ステップ 11.2.3.1

$\frac{π}{2}$ に $\frac{2}{2}$ をかけます。

$x = \frac{π \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{π}{4}$

ステップ 11.2.3.2

$2$ に $2$ をかけます。

$x = \frac{π \cdot 2}{4} + \frac{π}{4}$

ステップ 11.2.4

公分母の分子をまとめます。

$x = \frac{π \cdot 2 + π}{4}$

ステップ 11.2.5

分子を簡約します。

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ステップ 11.2.5.1

$2$ を $π$ の左に移動させます。

$x = \frac{2 \cdot π + π}{4}$

ステップ 11.2.5.2

$2 π$ と $π$ をたし算します。

$x = \frac{3 π}{4}$

ステップ 12

$\sin (x - \frac{π}{4})$ の周期を求めます。

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ステップ 12.1

関数の期間は $\frac{2 π}{| b |}$ を利用して求めることができます。

$\frac{2 π}{| b |}$

ステップ 12.2

周期の公式の $b$ を $1$ で置き換えます。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

ステップ 12.3

絶対値は数と0の間の距離です。 $0$ と $1$ の間の距離は $1$ です。

$\frac{2 π}{1}$

ステップ 12.4

$2 π$ を $1$ で割ります。

$2 π$

ステップ 13

$\sin (x - \frac{π}{4})$ 関数の周期が $2 π$ なので、両方向で $2 π$ ラジアンごとに値を繰り返します。

$x = \frac{3 π}{4} + 2 π n$ 、任意の整数 $n$

三角関数 例

三角関数例