質問<3375>
「「三角関数」」
日付 2006/9/12
質問者 3の男


座標平面上において、y軸上に点A(0,6)と点B(0,2)をとり、x軸上に点C(c,0)(c>0)を
とる。∠ACB(0<θ<π)とする。
(1)c=3のとき、tanθの値を求めよ。
(2)cがc>0の範囲で変化するとき、θの最大値を求めよ。
また、このときのcの値を求めよ。

(1)はtanθ=\(\frac{4}{7}\)と出ました。

(2)が解りません。
tanθ=(4c)/(\(c^{2}\)+12)と持っていくことが出来たのですが・・・
一応、文系数学です。数Ⅲを使わずに解く方法があれば、教えてください。
なければ、そのまま数Ⅲでの解き方をご教授願います。

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/9/15
回答者 corn




お便り
日付 2006/9/16
回答者 平 昭


 こんにちは。微分すれば確実、と思ったのですが、微分なしでも解けました。
解いてみると、なるほど、予想された答えか、と(^_^;)
(2)だけ解答を書きます。

原点をOとして、角ACO=α、角BCO=βとする。
この時、θ=α-βで、tanα=\(\frac{2}{c}\)、tanβ=\(\frac{6}{c}\) (図を描けば明らか)
そして、
tanθ=tan(α-β)
={(\(\frac{6}{c}\))-(\(\frac{2}{c}\))})/{1+(\(\frac{2}{c}\))・(\(\frac{6}{c}\))}
   =4c/(\(c^{2}\)+12)、、、、、★これは正解でしたね。
   =4/{c+(\(\frac{12}{c}\)}、、、(こう変形すると、微分なしで解けます)

θが最大になるのは、tanθが最大になるときで、
c>0を考えれば、それはつまり、c+(\(\frac{12}{c}\))が最小になるときである。

そして、c+(\(\frac{12}{c}\))≧2\(\sqrt{\quad}\){c・(\(\frac{12}{c}\))}=4\(\sqrt{\quad}\)3(相加相乗平均より。)
等号はc=\(\frac{12}{c}\)、つまりc=2\(\sqrt{\quad}\)3で成立。

この時、tanθ=1/\(\sqrt{\quad}\)3

図を考えれば、0<θ<π/2は明らか
(θ≧π/2となる場合、点CはABを直径とする円の周上か内部にある必要があるが、
この円は・瓦噺鬚錣蕕覆ぁ砲覆里如△海了
     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
         ↑
     この部分文字化けしていましたので、お知らせ下さい。(管理人談)

θ=π/6

これが求める最大値である。

なおこの時、α=π/6、β=π/3となっています。