問題4112・・・ヤドカリさんのブログ http://blogs.yahoo.co.jp/oka_yadokary/23552746.html より Orz〜
tan(11π/24)−2=?
解答
[解答1]
図のように、AB=1 ,∠B=π/2 ,∠ACB=π/6 の直角三角形ABCの辺BCの延長上にD,Eをとって、
二等辺三角形CAD,二等辺三角形DAE をつくると、BC=√3 ,CA=CD=2 です。
AD2=AB2+BD2=1+(√3+2)2=8+4√3=(√2+√6)2、
よって、AD=DE=√2+√6 。
また、∠AEB=(1/2)∠ADB=(1/4)∠ACB=π/24 だから、∠EAB=11π/24 、
tan(11π/24)−2=BE−2=BC+CD+DE−2=√3+2+√2+√6−2=√2+√3+√6 です。
[解答2] uch*n*anさんの解答より
左下図のように、ピンクの 1,2,√3 の三角形 と 水色の √2,√2,2 の三角形 の斜辺を合わせます。
また、図のように点E,Fをとれば、△ADE∽△CDF で、相似比は 1:√3 だから、
△FEDも 1:2:√3 の三角形となって、∠FEB=11π/24 になります。
従って、tan(11π/24)=(√3+√2)/(√2−1)=(√3+√2)(√2+1)=√6+√3+2+√2 です。
[解答3] 公式を使って計算すると
tan2(11π/24)={1−cos(11π/12)}/{1+cos(11π/12)}
={1−cos(11π/12)}2/{1−cos2(11π/12)}={1−cos(11π/12)}2/sin2(11π/12) 、
tan(11π/24)={1−cos(11π/12)}/sin(11π/12)={1+cos(π/12)}/sin(π/12)
ここで、
1+cos(π/12)=1+cos(π/4−π/6)=1+cos(π/4)cos(π/6)+sin(π/4)sin(π/6)
=1+(1/√2)(√3/2)+(1/√2)(1/2)=(2√2+√3+1)/(2√2) 、
1/sin(π/12)=1/sin(π/4−π/6)=1/{sin(π/4)cos(π/6)−cos(π/4)sin(π/6)}
=1/{(1/√2)(√3/2)−(1/√2)(1/2)}=(2√2)/(√3−1)=(√2)(√3+1)
だから、
tan(11π/24)=(√2)(√3+1)(2√2+√3+1)/(2√2)=(√3+1)(2√2+√3+1)/2
=(√3+1)(√2)+(√3+1)2/2=√6+√2+2+√3 になります。
[解答4] 公式を使って計算すると(wind156さん,再出発さんのコメントより)
tan2(π/8)={1−cos(π/4)}/{1+cos(π/4)}
={1−cos(π/4)}2/{1−cos2(π/4)}={1−cos(π/4)}2/sin2(π/4) 、
tan(π/8)={1−cos(π/4)}/sin(π/4)=√2−1 (これは右下図からも分かります)、
tan(11π/24)=tan(π/3+π/8)={tan(π/3)+tan(π/8)}/{1−tan(π/3)tan(π/8)}
=(√3+√2−1)/{1−(√3)(√2−1)}=(√3+√2−1)(1+√3+√6)/{(1+√3−√6)(1+√3+√6)}
=(2√3+4√2+2)/(2√3−2)=(√3+2√2+1)(√3+1)/{(√3−1)(√3+1)}
=(4+2√2+2√3+2√6)/2=2+√2+√3+√6 になります。
[解答5] 公式を使って計算すると(crazy_tomboさんのコメントより)
tan(2θ)=2tanθ/{1−tan2θ} の両辺の符号を変えて逆数にすると、
tan(2θ−π/2)={tan2θ−1}/(2tanθ) だから、
tan2θ−2tan(2θ−π/2)tanθ−1=0 になります。
ここで、θ=11π/24 のとき、tan(2θ−π/2)=tan(5π/12)=2+√3 だから、
tan2θ−2(2+√3)tanθ−1=0 の正の解を求めて、
tanθ=2+√3+√{(2+√3)2+1}=2+√3+√(8+4√3)=2+√3+√6+√2 です。
*図形で示されたら...Aha !! ですね ^^♪
やどかりさんにすっきりとまとめていただきましたが...
足跡をば...
π/24=180/24=15°/2
11π/12=90°-(15°/2)
tan(11π/12)=cos(15°/2)/sin(15°/2)=1/tan(15°/2)
斜辺1の二等辺三角形で考えると...
tan15°=(2-√3)
tan の2倍角の公式から...tan(15°/2)=x とすると...
2-√3=2x/(1-x^2)
(x^2-1)+2(2+√3)x=0
x^2+2(2+√3)x-1=0
(x+(2+√3))^2=1+(2+√3)^2=8+4√3
x=2√(2+√3)-(2+√3)
tan(90-15/2)=1/x
=1/(2√y-y)
=(2√y+y)/(4y-y^2)
=2√(2+√3)+(2+√3)
tan(90-15/2)-2=2√(2+√3)+√3
2+√3=(4+2√3)/2
=(1+√3)^2/2
(1+√3)/√2=(√2+√6)/2
なのね...^^;
なので...
与式=√2+√3+√6
tan15=tan(60-45)=(tan60-tan45)/(1+tan60*tan45)
=(√3-1)/(1+√3)=2-√3
tan15=2t/(1-t^2)
(2-√3)(1-t^2)=2t
あとは上と同じ...^^;v
底辺1、高さ2-√3 の直角三角形の底辺側に、その斜辺の長さの点を取れば...tan(15/2)=(2-√3)/(底辺)
底辺=1+√(1^2+(2-√3)^2)=1+2√(2-√3)
1/tan(15/2)=(1+2√(2-√3))/(2-√3)
=(1+√6-√2)*(2+√3)
=2+√3+2√6+3√2-2√2-√6
=2+√2+√3+√6
どうも、逆に逆に考えてたなぁ...^^;...
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