定数 a を含む三角関数の最大・最小(場合分け)(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 定数 a を含む三角関数の最大・最小(場合分け)(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$a$ は定数とする.$0\leqq\theta<2\pi$ のとき,関数 $y=\cos^2\theta-2a\sin\theta$ の最大値を $a$ の式で表せ.
$t=\sin\theta$ とおくと $-1\leqq t\leqq 1$ で
\[ y=1-t^2-2at=-(t+a)^2+a^2+1 \]
グラフは上に凸の放物線で,軸は $t=-a$.軸と区間 $-1\leqq t\leqq 1$ の位置関係で場合分けする(下図).
(i) $-a<-1$,すなわち $a>1$ のとき:$t=-1$ で最大となり,最大値 $2a$
(ii) $-1\leqq -a\leqq 1$,すなわち $-1\leqq a\leqq 1$ のとき:$t=-a$ で最大となり,最大値 $a^2+1$
(iii) $-a>1$,すなわち $a<-1$ のとき:$t=1$ で最大となり,最大値 $-2a$
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