福田の数学〜立教大学2024年経済学部第1問(4)〜三角関数の計算 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜立教大学2024年経済学部第1問(4)〜三角関数の計算

問題文全文(内容文):
$\displaystyle \theta = \frac{\pi}{12}$ のとき、$\displaystyle \frac{1}{\tan \theta} - \tan \theta$ の値は $\fbox{キ}$ である。
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#三角関数#加法定理とその応用#学校別大学入試過去問解説(数学)#立教大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\displaystyle \theta = \frac{\pi}{12}$ のとき、$\displaystyle \frac{1}{\tan \theta} - \tan \theta$ の値は $\fbox{キ}$ である。
投稿日:2024.07.27

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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$
サッカー選手Pは下図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端の線を延長した線
のゴール寄り右3mをドリブルで敵陣にまっすぐ向かっている。Pがゴールに向かって
シュートするとき、Pから見てゴールの見える範囲が大きい方が得策である。すなわち、
下図(※動画参照)のような配置でh=3mのとき、選手Pが蹴り込める角度範囲である$\theta$
が最も大きくなるPのゴールラインからの距離xを求めたい。ただし、ゴールは下図のように
ペナルティーエリアの左右の中央で、ゴールラインの外側に設置されているものとする。
一般に図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端からゴールの左端までの距離をa、
ペナルティーエリアの左端からゴールの右端までの距離をb、Pのドリブルのラインと
ペナルティーエリアの左端までの距離をh(ただし、$h \lt a$とする)、Pからゴールライン
をx、Pの正面から右のゴールポストまでの角度を$\alpha$、Pの正面から左のゴールポスト
までの角を$\beta$としたとき、次頁の解放の文章を完成させなさい。

(解法)$\tan\theta$を最も大きくするxを求める問題と考えることができる。
$\tan\theta=\tan\boxed{\ \ ア\ \ }=\frac{\tan\alpha-\tan\beta}{1+\tan\alpha\tan\beta}=\frac{\boxed{\ \ ア\ \ }×x}{x^2+\boxed{\ \ ウ\ \ }}$
$\tan\theta$の逆数を考えると、相加相乗平均の定理より
$\frac{1}{\tan\theta}=\frac{x}{\boxed{\ \ エ\ \ }}+\frac{\boxed{\ \ オ\ \ }}{x×\boxed{\ \ カ\ \ }} \geqq \frac{2}{\boxed{\ \ キ\ \ }}\sqrt{\boxed{\ \ ク\ \ }}$
であり、$\frac{1}{\tan\theta}$が最小、すなわち$\tan\theta$が最大となるのは$x=\sqrt{\boxed{\ \ ケ\ \ }}$のときである。

(解法終わり)
ペナルティエリアの横幅を40m、ゴールの横幅を8mとすると、今回のサッカー選手Pの場合、
$x=\sqrt{\boxed{\ \ コ\ \ }}m$のときに、$\theta$が最も大きくなることが分かる。

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問題文全文(内容文):
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(1)
$0 \leqq x \leqq 2\pi$のとき、関数
$y=\sin^2x+\sqrt{ 3 }\ \sin\ x\ \cos\ x-2\cos^2x$の最大値と最小値、および、そのときの$x$の値を求めよ。

(2)
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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{1}}$(2)座標平面上に2点$A(\frac{5}{8},0),\ B(0,\frac{3}{2})$をとる。Lは原点を通る直線で、Lが
x軸の正の方向となす角$\thetaは0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$の範囲にあるとする。ただし、角$\theta$の
符号は時計の針の回転と逆の向きを正の方向とする。点Aと直線Lとの距離を
$d_A$、点Bと直線Lの距離を$d_B$とおく。このとき、

$d_A+d_B=\frac{\boxed{\ \ ク\ \ }}{\boxed{\ \ ケ\ \ }}\sin\theta+\frac{\boxed{\ \ コ\ \ }}{\boxed{\ \ サ\ \ }}\cos\theta$
である。$\theta$が$0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$の範囲を動くとき、
$d_A+d_B$の最大値は$\frac{\boxed{\ \ シス\ \ }}{\boxed{\ \ セ\ \ }}$であり、
最小値は$\frac{\boxed{\ \ ソ\ \ }}{\boxed{\ \ タ\ \ }}$である。

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問題文全文(内容文):
$sin2x=2sinxcosx$
$cos2x=cos^2x-sin^2x$
*図は動画内参照
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