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鈍角(どんかく)の三角比(さんかくひ)

ゾウ先生鈍角(どんかく)では、yがsin、xがcosになる点(てん)Pの座標(ざひょう)で考(かんが)えると迷(まよ)わないよ。

30秒でつかむ

  1. 原点(げんてん)中心(ちゅうしん)・半径(はんけい)rの円周上(えんしゅうじょう)の点(てん)Pの座標(ざひょう)を(r cos(新しいタブで開きます)θ,r sinθ)とし、0°≤θ≤180°で三角比(さんかくひ)を定(さだ)める。
  2. θ=0°、90°、180°では、sinθ・cosθ・tanθの値(あたい)が座標(ざひょう)からそのまま読(よ)み取(と)れる。
  3. 180°-θの三角比(さんかくひ)は、sin(180°-θ)=sinθ、cos(180°-θ)=-cosθの関係(かんけい)で求(もと)められる。

詳しく

公式(こうしき)

ここまでのsinA・cosA・tanAは、直角(ちょっかく)三角形(さんかくけい)の辺(へん)の比(ひ)として定(さだ)めていた。これは0°より大(おお)きく90°より小(ちい)さい角(かく)(鋭角(えいかく))だけの話(はなし)だった。これを0°以上(いじょう)180°以下(いか)の角(かく)まで広(ひろ)げる。

原点(げんてん)Oを中心(ちゅうしん)とする半径(はんけい)rrの円(えん)の上(うえ)に、x軸(じく)の正(せい)の方向(ほうこう)から角(かく)θ\thetaだけ回(まわ)った点(てん)Pをとる。点(てん)Pの座標(ざひょう)は(rcos⁡θ, rsin⁡θ)\mathbf{(r\cos\theta,\ r\sin\theta)}になる。

この座標(ざひょう)を使(つか)って、sin⁡θ=yr\mathbf{\sin\theta=\dfrac{y}{r}}と表(あらわ)す。cos⁡θ=xr\mathbf{\cos\theta=\dfrac{x}{r}}も同(おな)じように表(あらわ)す。tan⁡θ=yx\mathbf{\tan\theta=\dfrac{y}{x}}(x≠0x\neq0)も同(おな)じように表(あらわ)す。θ\thetaが鋭角(えいかく)のときは、直角(ちょっかく)三角形(さんかくけい)の対辺(たいへん)・隣(となり)辺(へん)・斜辺(しゃへん)による定義(ていぎ)と同(おな)じ値(あたい)になる。

θ=0°\theta=0°では点(てん)Pが(r,0)(r,0)になるので、sin⁡0°=0,cos⁡0°=1\sin0°=0,\cos0°=1。θ=90°\theta=90°では点(てん)Pが(0,r)(0,r)になるので、sin⁡90°=1,cos⁡90°=0\sin90°=1,\cos90°=0。θ=180°\theta=180°では点(てん)Pが(−r,0)(-r,0)になる。だからsin⁡180°=0,cos⁡180°=−1,tan⁡180°=0\sin180°=0,\cos180°=-1,\tan180°=0。tan⁡90°\tan90°はx=0x=0になるため定(さだ)めない。

点Pの座標(rcosθ,rsinθ)で三角比を定めるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい):120°のsin⁡\sin・cos⁡\cos・tan⁡\tanの値(あたい)を求(もと)めよう。

120°は180°-60°なので、点(てん)Pはx軸(じく)との角(かく)が60°の点(てん)をy軸(じく)で折(お)り返(かえ)した位置(いち)になる。折(お)り返(かえ)すとyの値(あたい)(sin)は変(か)わらず、xの値(あたい)(cos)は符号(ふごう)だけ変(か)わる。

60°の値(あたい)はsin⁡60°=32\sin60°=\dfrac{\sqrt{3}}{2}になる。cos⁡60°=12\cos60°=\dfrac{1}{2}も使(つか)う。これからsin⁡120°=32\sin120°=\mathbf{\dfrac{\sqrt{3}}{2}}が決(き)まる。cos⁡120°=−12\cos120°=\mathbf{-\dfrac{1}{2}}も求(もと)められた。tan⁡120°=sin⁡120°cos⁡120°\tan120°=\dfrac{\sin120°}{\cos120°}で計算(けいさん)する。=−3=\mathbf{-\sqrt{3}}になる。

120°=180°-60°の点を60°の点の線対称として求めるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

180°-θの点(てん)と、θの点(てん)は、どちらも原点(げんてん)中心(ちゅうしん)・半径(はんけい)rの円(えん)の上(うえ)にあり、y軸(じく)をはさんで線対称(せんたいしょう)の位置(いち)にある。

線対称(せんたいしょう)な点(てん)は、y座標(ざひょう)(sinのもと)が同(おな)じで、x座標(ざひょう)(cosのもと)の符号(ふごう)だけ反対(はんたい)になる。これがsin⁡(180°−θ)=sin⁡θ\sin(180°-\theta)=\sin\thetaの理由(りゆう)。cos⁡(180°−θ)=−cos⁡θ\cos(180°-\theta)=-\cos\thetaも同(おな)じ理由(りゆう)による。

鋭角(えいかく)だけだった三角比(さんかくひ)を座標(ざひょう)で定(さだ)め直(なお)した。これにより、三角形(さんかくけい)の外接(がいせつ)円(えん)や、180°近(ちか)くまで開(ひら)いた角(かく)を含(ふく)む図形(ずけい)の計量(けいりょう)にも三角比(さんかくひ)を使(つか)えるようになる。

確認問題

問題 1 / 4θ=180°のとき、sinθの値(あたい)を求(もと)めよ。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/math/obtuse-angle-trigonometric-ratios/?from=print#quiz

  1. θ=180°のとき、sinθの値(あたい)を求(もと)めよ。

    答え:____________

    正解:0
    θ=180°では点(てん)Pが(-r,0)になるので、y=0。sin180°=0。

  2. 120°のcosの値(あたい)はどれか。

    • ◯ -√3/2
    • ◯ -1/2
    • ◯ 1/2
    • ◯ √3/2

    正解:-1/2
    120°=180°-60°なので、cos120°=-cos60°=-1/2。符号(ふごう)を変(か)え忘(わす)れると1/2と誤(あやま)る。

  3. sinθ=1/2(0°≤θ≤180°)を満(み)たすθは次(つぎ)のうちどれか。

    • ◯ 30°と150°
    • ◯ 30°のみ
    • ◯ 60°と120°
    • ◯ 150°のみ

    正解:30°と150°
    sin30°=1/2で成(な)り立(た)つ。sin(新しいタブで開きます)(180°-30°)=sin30°も成(な)り立(た)つので、θ=30°と150°の両方(りょうほう)が条件(じょうけん)を満(み)たす。

  4. θ=180°のとき、tanθの値(あたい)を求(もと)めよ。

    答え:____________

    正解:0
    θ=180°では点(てん)Pが(-r,0)になるので、tan180°=y/x=0/(-r)=0。

単元のポイント

  • 点(てん)Pの座標(ざひょう) 半径(はんけい)r・角θ(かくしーた)の点(てん)Pは(r cosθ,r sinθ)になる
  • sinθ=0°,90°,180° sin0°=0、sin90°=1、sin180°=0
  • cosθ=0°,90°,180° cos0°=1、cos90°=0、cos180°=-1
  • 180°-θの関係(かんけい) sin(180°-θ)=sinθ、cos(180°-θ)=-cosθ、tan(180°-θ)=-tanθ
問題を解く
単元のポイント
  • 点(てん)Pの座標(ざひょう) 半径(はんけい)r・角θ(かくしーた)の点(てん)Pは(r cosθ,r sinθ)になる
  • sinθ=0°,90°,180° sin0°=0、sin90°=1、sin180°=0
  • cosθ=0°,90°,180° cos0°=1、cos90°=0、cos180°=-1
  • 180°-θの関係(かんけい) sin(180°-θ)=sinθ、cos(180°-θ)=-cosθ、tan(180°-θ)=-tanθ