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Trigonometry · real student question

次のそれぞれについて基準角を求めよ:210度、135度、5π/3、5π/4。

Question

次のそれぞれについて基準角を求めよ。

a. 210∘210^\circ b. 135∘135^\circ c. 5π3\dfrac{5\pi}{3} d. 5π4\dfrac{5\pi}{4}

Step-by-step solution

  1. 基準角とは何かを押さえる。 θ\theta の基準角とは、θ\theta の動径と xx 軸 がなす鋭角であって、yy 軸との角ではない。つねに (0∘,90∘)(0^\circ,90^\circ)、弧度法では (0,π2)\left(0,\tfrac{\pi}{2}\right) の範囲にあり、sin⁡θ\sin\theta、cos⁡θ\cos\theta、tan⁡θ\tan\theta の大きさを第1象限から読み取り、そこに正しい符号を付けるために使う。

  2. 象限ごとに1つずつの規則を覚える。 00 から1回転までの θ\theta について:

    象限度数法弧度法
    Iθ\thetaθ\theta
    II180∘−θ180^\circ-\thetaπ−θ\pi-\theta
    IIIθ−180∘\theta-180^\circθ−π\theta-\pi
    IV360∘−θ360^\circ-\theta2π−θ2\pi-\theta

    どの行も、近い方の xx 軸の半直線まで測り戻しているだけである。θ\theta が負であったり1回転を超えていたりする場合は、まず 360∘360^\circ(2π2\pi)を足し引きする。

  3. a. 210∘210^\circ。 180∘<210∘<270∘180^\circ<210^\circ<270^\circ なのでこの角は第III象限にあり、180∘180^\circ を引く:

    210∘−180∘=30∘210^\circ-180^\circ=30^\circ

  4. b. 135∘135^\circ。 90∘<135∘<180∘90^\circ<135^\circ<180^\circ なのでこの角は第II象限にあり、180∘180^\circ から引く:

    180∘−135∘=45∘180^\circ-135^\circ=45^\circ

  5. c. 5π3\dfrac{5\pi}{3}。 境界を同じ分母で書くと π=3π3\pi=\tfrac{3\pi}{3}、3π2=4.5π3\tfrac{3\pi}{2}=\tfrac{4.5\pi}{3}、2π=6π32\pi=\tfrac{6\pi}{3} である。5π3\tfrac{5\pi}{3} は 4.5π3\tfrac{4.5\pi}{3} と 6π3\tfrac{6\pi}{3} の間にあるので第IV象限である:

    2π−5π3=6π3−5π3=π32\pi-\frac{5\pi}{3}=\frac{6\pi}{3}-\frac{5\pi}{3}=\frac{\pi}{3}

  6. d. 5π4\dfrac{5\pi}{4}。 π=4π4\pi=\tfrac{4\pi}{4}、3π2=6π4\tfrac{3\pi}{2}=\tfrac{6\pi}{4} なので、5π4\tfrac{5\pi}{4} は第III象限に位置する:

    5π4−π=5π4−4π4=π4\frac{5\pi}{4}-\pi=\frac{5\pi}{4}-\frac{4\pi}{4}=\frac{\pi}{4}

  7. すべての答えを正弦の値で検算する。 基準角は三角比の大きさを再現しなければならない。sin⁡210∘=−12\sin 210^\circ=-\tfrac12 に対し sin⁡30∘=12\sin 30^\circ=\tfrac12、sin⁡135∘=22\sin 135^\circ=\tfrac{\sqrt2}{2} に対し sin⁡45∘=22\sin 45^\circ=\tfrac{\sqrt2}{2}、sin⁡5π3=−32\sin\tfrac{5\pi}{3}=-\tfrac{\sqrt3}{2} に対し sin⁡π3=32\sin\tfrac{\pi}{3}=\tfrac{\sqrt3}{2}、sin⁡5π4=−22\sin\tfrac{5\pi}{4}=-\tfrac{\sqrt2}{2} に対し sin⁡π4=22\sin\tfrac{\pi}{4}=\tfrac{\sqrt2}{2}。どの場合も符号だけが違っており、あるべき通りである。なお 210∘210^\circ と 5π4\tfrac{5\pi}{4} はどちらも第III象限なのに基準角は異なる。象限が決めるのは規則であって、答えそのものではない。

Answer

210∘→30∘,135∘→45∘,5π3→π3,5π4→π4210^\circ \to 30^\circ,\quad 135^\circ \to 45^\circ,\quad \tfrac{5\pi}{3} \to \tfrac{\pi}{3},\quad \tfrac{5\pi}{4} \to \tfrac{\pi}{4}

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