sinθ+cosθ=t とおく最大・最小(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: sinθ+cosθ=t とおく最大・最小(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$0\leqq\theta<2\pi$ のとき,関数 $y=\sin\theta+\cos\theta+\sin\theta\cos\theta$ について
\begin{enumerate}
\item[(1)] $t=\sin\theta+\cos\theta$ とおくとき,$t$ のとりうる値の範囲を求めよ.
\item[(2)] $y$ を $t$ の式で表し,$y$ の最大値と最小値,およびそのときの $\theta$ の値を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $t=\sqrt{2}\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)$ であり,$\dfrac{\pi}{4}\leqq\theta+\dfrac{\pi}{4}<\dfrac{9}{4}\pi$ より $-\sqrt{2}\leqq t\leqq\sqrt{2}$
(2) $t^2=1+2\sin\theta\cos\theta$ より $\sin\theta\cos\theta=\dfrac{t^2-1}{2}$.よって
\[ y=t+\frac{t^2-1}{2}=\frac{1}{2}(t+1)^2-1 \]
$-\sqrt{2}\leqq t\leqq\sqrt{2}$ で,$y$ は $t=\sqrt{2}$ のとき最大値 $\dfrac{1}{2}(\sqrt{2}+1)^2-1=\dfrac{1}{2}+\sqrt{2}$,$t=-1$ のとき最小値 $-1$ をとる(下図).
$t=\sqrt{2}$ のとき $\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)=1$ より $\theta=\dfrac{\pi}{4}$
$t=-1$ のとき $\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)=-\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ より $\theta+\dfrac{\pi}{4}=\dfrac{5}{4}\pi,\ \dfrac{7}{4}\pi$,すなわち $\theta=\pi,\ \dfrac{3}{2}\pi$
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