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56 (数学Ⅱ・数学B(第1問) 問8)

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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56(数学Ⅱ・数学B(第1問) 問8) (訂正依頼・報告はこちら)

〔1〕三角関数の値の大小関係について考えよう。

(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。

( コ )にあてはまるものを次のうちから1つ選べ。
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10

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この過去問の解説 (1件)

01

まず、α+β=4x、α−β=3x より
α=7x/2、β=x/2 です。
よって
sin4x−sin3x=2cos(7x/2)sin(x/2) となります。

したがって、sin4x−sin3x>0 は
「cos(7x/2)>0 かつ sin(x/2)>0」または
「cos(7x/2)<0 かつ sin(x/2)<0」
と同値です。

0≦x≦π では sin(x/2)≥0 で、0<x≦π では sin(x/2)>0 です。
よって 0<x≦π の範囲では cos(7x/2)>0 を満たす x を求めればよく、
t=7x/2 とおくと 0<t≦7π/2。
cos t>0 は 「0<t<π/2」または「3π/2<t<2π」なので、
tを戻して0<x<π/7、3π/7<x<5π/7

選択肢1. 7

この解答は導出の手順・計算結果ともに正しく、論理的に正しいです。

選択肢2. 8

この解答は導出の過程や計算結果に誤りが含まれており、不正解です。

選択肢3. 9

この解答は導出の過程や計算結果に誤りが含まれており、不正解です。

選択肢4. 10

この解答は導出の過程や計算結果に誤りが含まれており、不正解です。

まとめ

三角関数の合成について確認しておきましょう

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