三角比の値
らすかるさんのHPに「三角関数表」が掲載されていた。その表を眺めていたら、次の値に
ついては手計算で求めてみようという雰囲気にさせてくれる。他の値は見通しをつけるのが
難しそう...。
0°、30°、45°、60°、90°の5つについては、自明としていいだろう。
15°、75°については、加法定理の活用例として適切だろう。
ただ、次のような図形的解法も存在する。
図より、 sin15°=1/(+
)=(
−
)/4=cos75°
cos15°=(2+)/(
+
)=(
+
)/4=sin75°
tan15°=1/(2+)=2−
18°、22.5°、36°、54°、67.5°、72°についても図形を利用して求めることが
出来る。
○ 22.5°、67.5°の場合
図より、 tan22.5°=(2−)/
=
−1
ここで、 BC=2√(2−) なので、
sin22.5°=(2−)/{2√(2−
)}=√(2−
)/2=cos67.5°
cos22.5°=/{2√(2−
)}=√(2+
)/2=sin67.5°
○ 18°、36°、54°、72°の場合(→ 参考:「正5角形の作図と折り紙」)
図より、 sin18°=(−1)/4=cos72°
ここで、 1−(−1)2/16=(10+2
)/16 より、
cos18°=√(10+2)/4=sin72°
tan18°={(−1)/4}/{√(10+2
)/4}=√(25−10
)/5
同様にして、 cos36°=(+1)/4=sin54°
ここで、 1−(+1)2/16=(10−2
)/16 より、
sin36°=√(10−2)/4=cos54°
tan36°={√(10−2)/4}/{(
+1)/4}=√(5−2
)
あと、図形で求められる角度は、いくつ...。
(追記) 令和7年10月11日付け
次の東北大学 後期文系(2000)の問題は、sin15°、cos15°、tan15°の計算に
新しい視点を与えてくれる。
問題 ∠ABC=∠ACB=15° である三角形ABCについて、線分ABを点Aの側へ延
長して、その上に点Dをとり、AD=BC となるようにする。このとき、次の問いに答えよ。
(1) sin15°、cos15°、tan15° を求めよ。
(2) ∠ADC=θ とおくとき、sinθの値を求めよ。
(解)(1) 上図において、 BC2=a2+(2+)2a2=(8+4
)a2 より、
BC=(+
)a となる。
よって、 sin15°=1/(+
)=(
−
)/4
cos15°=(+2)/(
+
)=(
+
)/4
tan15°=1/(+2)=2−
(2) 上図において、 AD=BC=4acos15°=(+
)a
このとき、 KD=(−
+
)a なので、
CD2=(−
+
)2a2+a2=(12−6
+4
−2
)a2
よって、 sinθ=1/√{12−6+4
−2
} (終)
(コメント) 問題文のヒントが秀逸ですね。そのヒントがなければ、通常次のように解くだろう
と思います。
(1) AB=AC=1 としても一般性を失わない。Aより底辺BCに垂線を下ろし、その足
をHとおく。このとき、AH=sin15°、BC=2cos15° である。
余弦定理より、 4cos215°=1+1−2cos150°=2+
よって、 2cos15°=(+1)/
=(
+
)/2 から、 cos15°=(
+
)/4
また、 (1/2)・(+
)/2・sin15°=(1/2)sin150°=1/4 から、
sin15°=1/(+
)=(
−
)/4
このとき、 tan15°=(−
)/(
+
)=(8−4
)/4=2−
以下、工事中!