三角関数の合成
当HPがいつもお世話になっているHN「よおすけ」さんからの出題です。
(平成24年7月14日付け)
点Pが長さ1の線分ABを直径とする半円周上を動くとき、次の問いに答えよ。
(1) ∠BAP=θとするとき、θのとり得る値の範囲を求めよ。
(2) 3AP+4BP
の最大値を求めよ。
(答) (1) 0≦θ<π/2 (2) 最大値 5 (AP=3/5、BP=4/5 のとき)
S(H)さんからのコメントです。(平成24年7月15日付け)
よおすけさんの趣旨に反し、「Sqrt[2]*(4*Sqrt[1 - X] + 3*Sqrt[1 + X])」に帰着し、
「Wolfram|Alpha」に挿入すれば、最大値を明記:Global maximum は、10 と。
また、 「3*L + 4*Sqrt[4 - L^2]
」からも瞬時。
(コメント) S(H)さんが与えられた式は、円の半径を1とした場合に、余弦定理を用いて、
AP=√(1+cos2θ) 、 BP=√(1?cos2θ)
から、cos2θ=X とすれば得られる。問題では、「直径が1」なので、最大値は、
S(H)さんの結果の半分、即ち、 10÷2=5 となる。
よおすけさんからのコメントです。(平成24年7月18日付け)
S(H)さん、解答ありがとうございます。自分は(1)の方を答えます。
点Pが点A、Bともに一致しない場合は、三角形APBは作れるので∠BAP=θも存在する。
点Pが点Bと一致する場合は、線分AB=弦APとなるので三角形ABPは作れないが、∠BAP
は存在するので∠BAP=0 すなわち、θ=0(ラジアン)
点Pが点Aと一致する場合は、線分AB=弦PBとなるので、∠BAPは存在しないので直角に
はならない。
よって、θのとり得る値の範囲は0≦θ<π/2 (厳密には書いていませんが、とりあえず解答。)