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Topos Uranos

要約

この課は解析的三角法の単元を開き、出発点を測る導入テストを置く。この単元は、第一の単元で一つの角の関数として学んだ三角関数を、独自の規則をもつ代数的な計算に変える。すなわち、すべての角について成り立つ恒等式、和の三角比を各項の三角比で表す公式、和を積に直す変換、方程式と不等式、そしてそれらを直線のなす角の測定と、軸が斜めの 2 次曲線の識別に用いることである。本課は単元の六つの課を論理的な順序で紹介し、ギリシアの天文学の弦の表からオイラーの解析的な定式化までのこれらの考えの歴史をたどり、それらを生んだ問題、すなわち少数の既知の弦から任意の弧の弦を計算するという問題を述べ、単元が証明する道具を用いてそれを一つの例で解く。最後に、これらの考えがコースの残りの部分、サイトのほかのコース、そして科学と技術のどこで再び現れるかを示す。

学習目標

  1. 単元の各課の内容を述べ、各課がそれより前の課にどのように基づいているかを説明する。
  2. 弦の表、弦から正弦への移行、三角関数の解析的な定式化を歴史的な文脈のなかに位置づける。
  3. ほかの既知の弦から一つの弦を計算する問題を定式化し、その解法のなかに差の公式と半角の公式を見いだす。
  4. 解析的三角法の、微分積分、力学、プログラミング、線形代数における応用を挙げる。

導入テスト

単元を学ぶ前に、出発点を測っておくのがよい。この自己診断は成績をつけるものではなく、どこで立ち止まるべきかを知るためのものである。最初の九問は単元の六つの課を扱い、ほかの課を支える恒等式、加法定理、方程式の課にそれぞれ二問、残りの三つの課にそれぞれ一問を当てる。十問目はモデル化の問題で、二倍角の公式を用いて具体的な状況を式に表すことを求める。同じ技能は最後に、まとめの課で、別のデータを用いて再び測られる。最後の三問は、単元が第一の単元とコース I から既知とするもの、すなわち単位円上の値、逆関数、内積を確かめる。

導入テスト

単元を始める前に、自分の出発点を測りましょう。短い自己評価です。採点はされず、結果はあなたのブラウザーにだけ保存されます。

  1. 問 1次の等式のうち、共通の定義域において恒等式であるものはどれか。

  2. 問 2tan⁡θ=−34\tan \theta = -\frac{3}{4} で、θ\theta が第 2 象限の角であるとき、cos⁡θ\cos \theta を求めよ。

  3. 問 3tan⁡7π12\tan \frac{7\pi}{12} を、7π12=π3+π4\frac{7\pi}{12} = \frac{\pi}{3} + \frac{\pi}{4} と書いて求めよ。

  4. 問 4sin⁡θ=35\sin \theta = \frac{3}{5}、π2<θ<π\frac{\pi}{2} < \theta < \pi のとき、sin⁡2θ\sin 2\theta を求めよ。

  5. 問 5f(x)=3sin⁡x−4cos⁡x+1f(x) = 3 \sin x - 4 \cos x + 1 の最大値を求めよ。

  6. 問 6方程式 2cos⁡2x−cos⁡x−1=02 \cos^2 x - \cos x - 1 = 0 は [0,2π)\ico{0}{2\pi} にいくつの解をもつか。

  7. 問 7cos⁡x−sin⁡x=1\cos x - \sin x = 1 を両辺を平方して解くと、候補 x=kπ2x = \frac{k\pi}{2} が得られる。[0,2π)\ico{0}{2\pi} における解はどれか。

  8. 問 8二直線 y=2x+1y = 2x + 1 と y=−3x+4y = -3x + 4 のなす角はいくらか。

  9. 問 9方程式 x2+4xy+y2−3=0x^2 + 4xy + y^2 - 3 = 0 は何を表すか。

  10. 問 10断面が円で直径 2020 センチメートルの丸太から、断面が長方形の角材を、断面の四つの頂点が丸太の円周上にあるように切り出したい。θ\theta を長方形の対角線の一本と一辺のなす角とするとき、断面の面積の最大値は何平方センチメートルか。

  11. 問 11前の単元から単位円上の点 P(−7π6)P\left( -\frac{7\pi}{6} \right) の座標はどれか。

  12. 問 12前の単元からarccos⁡(cos⁡4π3)\arccos\left( \cos \frac{4\pi}{3} \right) を求めよ。

  13. 問 13前の単元からベクトル (3,4)\left( 3, 4 \right) と (4,3)\left( 4, 3 \right) のなす角の余弦を求めよ。