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解答が合っているかについて
数学の解答では0 ≦ x ≦ πのときπ/4 ≦ x+π/4 ≦ 5π/4 であるから、-1/√2 ≦ sin(x+π/4) ≦ 1 と書かれていたのですが、
私は、-1/√2 ≦ sin(x+π/4) ≦ 1/√2 だと思います。なぜそうなるのか解説していただきたいです。
回答
1108-09 yui さん、こんにちは。初めての方ですね。よろしく。
-π/√2 ≦ sin(x+π/4) ≦ π/√2 の分子に出てきているπは間違った?
-1/√2 ≦ sin(x+π/4) ≦ 1/√2 のつもりっだったのでは?
まず、ここを確認してから回答しますね。
会話型を目指しています。
編集機能で質問文を訂正できます。あるいはコメント欄で返事を書いてください。
待っています。
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はい、了解しました。
あなたのように $-\dfrac{1}{\sqrt{2}}\leqq\sin(x+\dfrac{\pi}{4})\leqq\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ と答える人はたくさんいます。間違えやすいです。
2次関数でも、範囲の両端で最大最小になるとは限らなかったですよね。頂点が範囲の中に入ると、そこで最大だったり最小だったりしましたよね。最大値が違っていますね。三角比(三角関数)の値は上がったり下がったりで波うっていますので、必ずしも端っこが最大や最小になるとは限りません。学年がわからないので、数Ⅰなのか数Ⅱなのかわからないので、数Ⅰとして説明します。もし数Ⅱならば、グラフをやっているでしょうから、$\dfrac{\pi}{4}\leqq x \leqq \dfrac{5\pi}{4}$ の範囲のグラフを調べてみてくださいね。
座標平面の上に原点を中心とした単位円(半径は1)を書きます。
単位円上の点のx座標がコサイン、y座標がサインの値になります。これは大丈夫ですか?
$\dfrac{\pi}{4}\leqq \theta \leqq \dfrac{5\pi}{4}$ の範囲を考えます。
$\dfrac{\pi}{4}$から角θがだんだん増えていくと、半径の先端のy座標は$\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ からだんだん増えて、半径の先端が(0,1)にきたとき、つまりθ=π/2のときに$\sin\theta=1$ となり、さらに角θを大きくしていくと、半径の先端のy座標は減っていきます。どんどん減っていき角が5π/4の時にy座標は最小のー1/√2になります。
というわけで、範囲の両端ではなく、途中で1やー1になる場合があるので要注意です。
この問題では$x+\dfrac{\pi}{4}$の範囲の途中、つまり$x+\dfrac{\pi}{4}=\dfrac{\pi}{2}$ のところで最大値の1になるのです。
大事なのは、単位円を考えて、$x+\dfrac{\pi}{4}=\theta$ として、図の中での範囲を考えて、単位円上の点のx座標がコサイン、y座標がサインであることを忘れずに、最大最小を考えます。
これで大丈夫ですか?
これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄になにか返事を書いてください。会話型を目指しています(笑)。
返事がないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわからないのです。
コメント、よろしく。それから、学年も教えてくださいね。
書き間違えていました。それでも数学の解答の通りにはならないです。
了解です。上の回答に書く加えましたので読んでください。
そうでした!確かに0 ≦ x ≦ π のとき、そもそも0 ≦ sinθ ≦ 1であることを失念していました。 丁寧なご説明ありがとうございました。私は高校2年生です。
お役に立てたならよかったです。グラフもやりましたよね。ぜひグラフを思い起こして下さい!またどうぞ。