第13章 13.20

(1)

cos⁡2x+4sin⁡x=1−sin⁡2x+4sin⁡x=−(sin⁡x−2)2+5\cos^2 x + 4\sin x = 1 - \sin^2 x + 4\sin x = -(\sin x - 2)^2 + 5

−(sin⁡x−2)2<0-(\sin x - 2)^2 < 0 なので

与式の最大値は(sin⁡x−2)2(\sin x - 2)^2が最小の時であり sin⁡x=1\sin x = 1 となる このとき最大値44

与式の最小値は(sin⁡x−2)2(\sin x - 2)^2が最大の時であり sin⁡x=−1\sin x = -1 となる このとき最小値−4-4

(2)

sin⁡2x−3sin⁡x=(sin⁡x−32)2−94\sin^2 x - 3\sin x = \left(\sin x - \frac{3}{2}\right)^2 - \frac{9}{4}

(sin⁡x−32)2>0\left(\sin x - \dfrac{3}{2}\right)^2 > 0 なので

与式の最大値は(sin⁡x−32)2\left(\sin x - \dfrac{3}{2}\right)^2が最大の時であり sin⁡x=−1\sin x = -1 となる このとき最大値44

与式の最小値は(sin⁡x−32)2\left(\sin x - \dfrac{3}{2}\right)^2が最小の時であり sin⁡x=1\sin x = 1 となる このとき最小値−2-2

(3)

2sin⁡x+cos⁡2x=2sin⁡x+1−2sin⁡2x=−2(sin⁡2x−sin⁡x)+1=−2(sin⁡x−12)2+322\sin x + \cos 2x = 2\sin x + 1 - 2\sin^2 x = -2(\sin^2 x - \sin x) + 1 = -2\left(\sin x - \frac{1}{2}\right)^2 + \frac{3}{2}

−2(sin⁡x−12)2≤0-2\left(\sin x - \dfrac{1}{2}\right)^2 \leq 0 なので

与式の最大値は(sin⁡x−12)2\left(\sin x - \dfrac{1}{2}\right)^2が最小の時であり sin⁡x=12\sin x = \dfrac{1}{2} となる このとき最大値32\dfrac{3}{2}

与式の最小値は(sin⁡x−12)2\left(\sin x - \dfrac{1}{2}\right)^2が最大の時であり sin⁡x=−1\sin x = -1 となる このとき最小値−3-3

(4)

sin⁡2x+sin⁡2x=12−12cos⁡2x+sin⁡2x=12−52cos⁡(2x+φ)\sin^2 x + \sin 2x = \frac{1}{2} - \frac{1}{2}\cos 2x + \sin 2x = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{5}}{2}\cos(2x + \varphi)

与式の最大値はcos⁡(2x+φ)=−1\cos(2x + \varphi) = -1 の時であり最大値1+52\dfrac{1+\sqrt{5}}{2}

与式の最小値はcos⁡(2x+φ)=1\cos(2x + \varphi) = 1 の時であり最小値1−52\dfrac{1-\sqrt{5}}{2}

(5)

3sin⁡x+4cos⁡x=5cos⁡(x+φ)φ=−tan⁡−1343\sin x + 4\cos x = 5\cos(x+\varphi) \qquad \varphi = -\tan^{-1}\frac{3}{4}

与式の最大値は cos⁡(x+φ)=1\cos(x+\varphi) = 1 の時であり最大値 55

与式の最小値は cos⁡(x+φ)=−1\cos(x+\varphi) = -1 の時であり最小値 −5-5

(6)

6cos⁡2x+8sin⁡x⋅cos⁡x=3+3cos⁡2x+4sin⁡2x=3+5cos⁡(2x+φ)6\cos^2 x + 8\sin x \cdot \cos x = 3 + 3\cos 2x + 4\sin 2x = 3 + 5\cos(2x+\varphi)

与式の最大値は cos⁡(2x+φ)=1\cos(2x+\varphi) = 1 の時であり最大値 88

与式の最小値は cos⁡(2x+φ)=−1\cos(2x+\varphi) = -1 の時であり最小値 −2-2

解説: r31bn1z