解答

(1)  t = cos θ + sin θ = 2 cos(θ - 60°) より cos(θ - 60°) = t/2 である。
一般に cos 3x = 4(cos x)3 - 3 cos x であるので
cos(3 &theta - 180°) = 4(t/2)3 - 3×(t/2)
従って cos(3θ) = -t3/2 + 3t/2 である。
(2) t2 = (cos θ) + 3(sin θ) + 2 sin θcos θ = 2 - cos 2θ + sin 2θ
であるので
 y = 2t3 - 6t + 2 - t2 + 2t = 2t3 - t2 - 4t + 2
である。

(3) 0°≤ θ ≤ 180°より -60°≤ θ - 60°≤ 120°なので
-1/2 ≤ cos(θ - 60°) ≤ 1 つまり -1 ≤ t ≤ 2 である。
増減表(略)より y は t = 1 のとき最小値 -1 をとり
t = 2 のとき最大値 6 をとる。
t = 1 となるのは θ = 0°と θ = 120°のときであり t = 2 となるのは θ = 60°のときである。
答え θ = 0°と θ = 120°のとき y は最小値 -1 をとり
θ = 60°のとき y は最大値 6 をとる。
  y の最大値、最小値と
 そのときのの θ の値を求めよ。    
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