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共通テストⅡBC 三角関数
質問
解答の5行目の式がなぜ「≠」なのかがわかりません。方針に従うなら、±どちらも=ではないのでしょうか。
また、答えから逆算して確かめてみたのですが、4π/7を6行目の式に代入すると、
3π/7=-11π/7+2nπ
となりますが、これが=になるのもわかりません
解答は画像に添付
問題(■は穴埋め)
0 ≦ x < 2π のとき,方程式
cos x + cos(x − π/7) = 0 …①
の解を求める。
〈方針〉
θの方程式
cos θ = cos α
の解は
θ = ±α + 2nπ(nは整数)
であることを利用する
①より
cos(x − π/7) = −cos x
であり,この式の右辺は
−cos x = cos(■)
と変形できることから,①の解は
x = -■π/■ + nπ(nは整数)
と表される。
よって,0 ≦ x < 2π の範囲での解は
x = ■π/■,■■π/■
である。

回答
方針にある通り、cosθ =cosαの解はθ=α + 2nπまたは θ= -α + 2nπ です。
画像の中の式③は cos(x - π/7) = cos(x + π) ですので、以下の2つの可能性があります。
パターン(A):x - π/7 = (x + π) + 2nπ
パターン(B):x - π/7 = -(x + π) + 2nπ
ここでパターンAを計算してみると:
x が両辺から消えてしまい、-π/7= π + 2nπ となります。これは n がどのような整数であっても成立しない矛盾する式です。
そのため、解答の5行目では「x - π/7 は x + π + 2nπとは等しくならない(解がない)ので、マイナスの方だけ考えれば良いですよ」という意味で「≠」という記号を使ってパターンAを否定しています。
2. 逆算の計算(x = 4/7π のとき)について
x = 4/7π を、6行目の式(マイナスのパターン)に代入したときの計算を確認します。
代入する式:
x − π/7 = −(x + π) + 2nπ
左辺の計算:
4/7π − 1/7π = 3/7π
右辺の計算:
−(4/7π + π) + 2nπ
= −(11/7π) + 2nπ
= −11/7π + 2nπ
ここで、
3/7π = −11/7π + 2nπ
が成り立つかを調べます。
両辺に 11/7π を加えると、
3/7π + 11/7π = 2nπ
14/7π = 2nπ
2π = 2nπ
これを解くと、
n = 1
となり、整数解が存在します。
つまり、n = 1 のときに、この等式は確かに成り立つ、ということです。
詳細でとても理解できました。 2つ目の計算は私計算ミスしてましたね… 方針にそって解くことに気を取られて計算力が消失してました(笑) ありがとうございます!
グッド👍️
Keitaさん、回答ありがとうございます。このサイトでは解答者が少なく、ほぼ一人で回しています。ぜひ今後も回答者としてご参加ください!よろしくお願いします。どちらかがすでに回答していても別な説明などあれば追加しましょう。