三角方程式の難問を解いてください

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Re: 三角方程式の難問を解いてください

by ゲスト » 2025/4/16(水) 19:30:20

確かにcosの中にcosがあってよくわかりませんよね.
ですから,
t=πcosxと置いてみるのは自然なことかと思います.

ちなみに,cos(πcosx)は一見ややこしそうですが,
たとえば,x=0のときは,cos(π・0)=cos0=1,
x=1/2のとき,cos(π・1/2)=cos(π/2)=0
などとなります.

じっくり考えれば,そんなものかしらね,と一応納得されると思います.

さて,
t=πcosxとおくと,-1≦cosx≦1ですから,-π≦πcosx≦π,
ですから,
-π≦t≦π
が成り立ちます.
t=πcosxですから,cosx=t/πであることもおさえておきます.

ここまでのことで,問題をすり替えますと,
>0≦x≦2πの範囲でcos(πcosx)=cosxを満たすxの個数を求めよ
は,
『-π≦t≦πの範囲で,cost=t/πをみたすtに対して,
cosx=t/πが成り立つxの個数を求めよ」,
となります.これを関数の言葉でさらに言い換えますと,
『-π≦t≦πの範囲で,2つの関数y=costとy=t/πのグラフにおいて,
交点をもつようなtに対して,
cosx=t/πをみたすxの個数を求めよ』,
となります.

y=cost, y=x/πを描けばわかりますが,3点でぶつかることはわかるのですが,
-π以外の2点は具体的には求まりません.

しかし,今回は,値ではなく,あくまで個数ですから,
α,βとおいて,それぞれわかる範囲を書いておき,
cosx=-1, α/π,β/π
と表していくわけです.
0≦x≦2πの範囲で,cosxはx=0 or π or 2π以外は,
同じcosxの値をもつxは2個ありますので,5個とわかります.

グラフが気になったので,
y=cos(πcosx)-cosxを描いてみました.
確かに0≦x≦2πの範囲にx軸との交点は5個あることがわかると思います.

三角方程式の難問を解いてください

by ゲスト » 2025/4/16(水) 19:21:46

数学の質問(難)
0≦X≦2πの範囲でcos(πcosx)=cosxを満たすxの個数を求めよ

解説を読んだんですが、cosの中にcosあったりして解き方がいまいち理解できません。
解説お願いします。

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