高校数学(指数方程式)

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もっとも簡単な指数方程式は $3^x=9$ これは  $3^x=3^2$ $3$ をはずして、$x=2$ となります。 2次方程式を解かせるようなパターンがよく出てきます。例えば、 $4^x-3\cdot 2^{x+1}-16=0$ このような場合、$2^x$ が見えてくるようにします。 $(2^2)^x-3\cdot 2^x \cdot 2^1-16=0$ $(2^x)^2-6\cdot 2^x-16=0$ これで $2^x$ が独立した感じになります。 $2^x=t$ とおくと、$t^2-6t-16=0$  したがって、$(t-8)(t+2)=0$ よって、$t=8,\ \ t=-2$ 指数 $2^x>0$ であるから、$t=-2$ は不適。よって、$t=8$ このグラフ $y=2^x$ は $x$ 軸より上にあり、 $2^x>0$ であることがわかる。 したがって、$2^x=8$ ここで、$2^x=2^3$ であるから、$x=3$ 他にも、$3^{2-x}=\sqrt[3]{9}$ であれば、 右辺は $\sqrt[3]{9}=\sqrt[3]{3^2}=3^{\frac{2}{3}}$ であるから、 $3^{2-x}=3^{\frac{2}{3}}$  $3$ をはずして、 $2-x=\frac{2}{3}$  $x=\frac{4}{3}$

高校数学(一周する三角方程式と三角不等式)


三角比のときは $0$ から $\pi$ まででしたが、三角関数は1周です。

つまり、$0$ から $2\pi$ まで(もちろんマイナスもあり、もっと大きな範囲も考えます)

$0\leqq \theta < 2\pi$ という範囲指定が多くなります。

この範囲で、例えば、

$sin\theta \leqq \frac{1}{2}$ の場合、単位円で考えると、$y\leqq \frac{1}{2}$(*)

$0$ から左周りで一周するように考えると、あてはまる角度は

$0\leqq \theta <\frac{1}{6}\pi$ と  $\frac{5}{6}\pi < \theta <2\pi$ です。

紫色の部分でした。













(*)教科書にもあるように、三角比や三角関数を円といっしょに考えるとき、

$sin\theta =\frac{y}{r}$、$cos\theta =\frac{x}{r}$ です。   $r$ は円の半径です。

単位円 $r=1$ のとき、$sin\theta =\frac{y}{r}$、$cos\theta =\frac{x}{r}$ は

$sin\theta =y$、$cos\theta =x$ となります。

それで、例えば、

$sin\theta = cos\theta$ を解きなさい。ただし、$0\leqq \theta < 2\pi$ 

という問題では、実質的に単位円と $sin\theta = cos\theta$  つまり $y=x$ を

考えることになります。











図から交点の角度は左回りで見て、 $\theta=\frac{\pi}{4}$ と $\theta=\frac{5\pi}{4}$

であることがわかります。



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