sinθ+cosθ=t とおく最大・最小(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: sinθ+cosθ=t とおく最大・最小(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$0\leqq\theta<2\pi$ のとき,関数 $y=2\sin\theta\cos\theta-2(\sin\theta+\cos\theta)$ の最大値と最小値,およびそのときの $\theta$ の値を求めよ.
$t=\sin\theta+\cos\theta$ とおくと $t=\sqrt{2}\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)$
$0\leqq\theta<2\pi$ より $\dfrac{\pi}{4}\leqq\theta+\dfrac{\pi}{4}<\dfrac{9}{4}\pi$ であるから $-\sqrt{2}\leqq t\leqq\sqrt{2}$
また,$t^2=1+2\sin\theta\cos\theta$ より $2\sin\theta\cos\theta=t^2-1$ であるから
\[ y=t^2-1-2t=(t-1)^2-2 \]
$-\sqrt{2}\leqq t\leqq\sqrt{2}$ において,軸 $t=1$ から遠いほうの端は $t=-\sqrt{2}$ であるから,$y$ は $t=-\sqrt{2}$ のとき最大値 $(-\sqrt{2}-1)^2-2=1+2\sqrt{2}$,$t=1$ のとき最小値 $-2$ をとる.
$t=-\sqrt{2}$ のとき $\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)=-1$ より $\theta=\dfrac{5}{4}\pi$
$t=1$ のとき $\sin\left(\theta+\dfrac{\pi}{4}\right)=\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ より $\theta+\dfrac{\pi}{4}=\dfrac{\pi}{4},\ \dfrac{3}{4}\pi$,すなわち $\theta=0,\ \dfrac{\pi}{2}$
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