大学入学共通テスト(数学) 過去問
令和5年度(2023年度)本試験
問55 (数学Ⅱ・数学B(第1問) 問7)
問題文
(3)sin3xとsin4xの値の大小関係を調べよう。
三角関数の加法定理を用いると、等式
sin(α+β)−sin(α−β)=2cosαsinβ ・・・・・③
が得られる。α+β=4x、α−β=3xを満たすα、βに対して③を用いることにより、sin4x−sin3x>Oが成り立つことは
「cos( ク )>O かつ sin( ケ )>O」 ・・・・・④
または
「cos( ク )<O かつ sin( ケ )<O」 ・・・・・⑤
が成り立つことと同値であることがわかる。
O≦x≦πのとき、④、⑤により、sin4x>sin3xが成り立つようなxの値の範囲は
O<x<π/( コ )、
([ サ ]/[ シ ])π<x<([ ス ]/[ セ ])π
である。
( ケ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。
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問題
大学入学共通テスト(数学)試験 令和5年度(2023年度)本試験 問55(数学Ⅱ・数学B(第1問) 問7) (訂正依頼・報告はこちら)
(3)sin3xとsin4xの値の大小関係を調べよう。
三角関数の加法定理を用いると、等式
sin(α+β)−sin(α−β)=2cosαsinβ ・・・・・③
が得られる。α+β=4x、α−β=3xを満たすα、βに対して③を用いることにより、sin4x−sin3x>Oが成り立つことは
「cos( ク )>O かつ sin( ケ )>O」 ・・・・・④
または
「cos( ク )<O かつ sin( ケ )<O」 ・・・・・⑤
が成り立つことと同値であることがわかる。
O≦x≦πのとき、④、⑤により、sin4x>sin3xが成り立つようなxの値の範囲は
O<x<π/( コ )、
([ サ ]/[ シ ])π<x<([ ス ]/[ セ ])π
である。
( ケ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。
- O
- x
- 2x
- 3x
- 4x
- 5x
- 6x
- x/2
- (3/2)x
- (5/2)x
- (7/2)x
- (9/2)x
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この過去問の解説 (2件)
01
③にα+β=4x、α−β=3xを代入すると、
sin4x−sin3x=2cosαsinβ
と表すことができます。
これにより、
sin4x−sin3x>0は
2cosαsinβ>0
cosαsinβ>0
と変形できます。
この式が成り立つのは、
cosαとsinβをかけて正になるときなので、
「cosα>O かつ sinβ>O」 ・・・・・④
または
「cosα<O かつ sinβ<O」 ・・・・・⑤
のときとなります。
βを求めます。
α+β=4x、α−β=3xを連立して解くと
α+β=4x
-)α−β=3x
2β=x
β=x/2
正解です。
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02
三角関数の加法定理から、条件を求める問題です。
α+β=4x、α-β=3xを解いて、α=7x/2、β=x/2であることがわかります。これと加法定理より、
sin4x-sin3x
=sin(7x/2+x/2)-sin(7x/2-x/2)
=(sin(7x/2)cos(x/2)+cos(7x/2)sin(x/2))-(sin(7x/2)cos(x/2)-cos(7x/2)sin(x/2))
=2cos(7x/2)sin(x/2)となります。
よって2cos(7x/2)sin(x/2)>0になるのは、
cos(7x/2)>0、かつsin(x/2)>0またはcos(7x/2)<0、かつsin(x/2)<0となります。
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