Re: 角度の求め方
A = BtanΘ + C / cosΘ
もっと複雑なものでも解けるいい方法は、
そもそも三角関数の意味が
( sinΘ )^2 + ( cosΘ )^2 = 1
という関係に凝縮されていることから
話は始まります。
上の関係は、円を表す代数関係で
これによって、問題のような式は
2次方程式のような代数方程式とまるっきり同じ
ものになってしまいます
円の式の両辺を( cosΘ )^2で割ると
( tanΘ )^2 + 1 = 1 / ( cosΘ )^2
また、問題の式は
1/ C( A - BtanΘ ) = 1 / cosΘ なので
両辺を2乗すると円のから出た式につながって
( tanΘ )^2 + 1 =( 1/ C(A - BtanΘ ) ) ^2
が得られます
このままでは見にくいので tanΘ = x
と書いてみると
x^2 + 1 = ( 1/ C( A - Bx ) ) ^2
C^2( x^2+1) = A^2 - 2ABx + B^2x^2
になって結局
( B^2 - C^2 ) x^2 -2ABx + A^2 = 0
という2次方程式になってしまいます。
この答えは、
x = ( 1/( B^2 - C^2 ) )( AB
+−√ ( ( AB )^2 − A^2( B^2 - C^2 ) )
x = ( 1/( B^2 - C^2 ) )( AB+−√ ( ( AC )^2 )
= ( 1/( B^2 - C^2 ) )( AB+−| AC| )
ここで、AB = |AB|△とすると
= ( 1/( |B|+|C| )( |B|ー |C| ) )|A|( |B|△+−| C| )
= |A|( |B|△+−| C| )( 1/( |B|+|C| )( |B|ー|C| ) )
AB>0の場合
= |A| / ( |B|ー|C| ) または |A| / ( |B|+|C| )
AB<0の場合
= ー |A| / ( |B|ー |C| ) または ー |A| / ( |B|+ |C| )
なので結局
x = △ |A| / ( |B|ー|C| ) または △ |A| / ( |B|+|C| )
ここからは、検証段階で、可能な答えのうち生き残りの調査です。
問題の tanΘは、
ー∞< tanΘ <+∞の間の値はなんでも可能なので
| cosΘ | ≦ 1
によって答えに制限がかかるのを具体的に検証します。
この条件を超える値の組み合わせでは、Θ が虚数になってしまいます
| C |/| A - BtanΘ | ≦ 1から
答えは、|A - BtanΘ |≧| C
|という不等式をクリヤしなければなりません
tanΘ = x でしたから
x = △ |A| / ( |B| ー |C| ) の場合
| A - BtanΘ | = |A| | 1 ー △ |B| / ( |B|ー|C| ) |
= |A| | ( |B|ー △ |B|ー |C| ) / ( |B|ー |C| ) |
= |A| | ( 1ー △ ー ▲ ) / ( 1ー▲ ) |
但し ▲ = |C| / |B|
x = △ |A| / ( |B| + |C| ) の場合
| A - BtanΘ | = |A| ( 1 ー △ |B| / ( |B|+ |C| ) )
= |A| | ( |B|ー △ |B| + |C| ) / ( |B| + |C| ) |
= |A| | ( 1ー △ + ▲ ) / ( 1+▲ ) |
こうして、△ = 1の場合
| A - BtanΘ |=ー▲ |A| / ( 1ー▲) = |A| / ( ▼ー1 )
但し▼ = |B| / |C|
= |C| ( |A| / ( |B|ー |C| ) になって
不等式は、
|A| ≧ |B| ー |C|
または、
|A| ≧ |B| + |C| になります
それぞれの不等式が成り立つ条件下で、それぞれ
Θ = arctan ( |A| / ( |B|ー |C| ) )
または
Θ = arctan ( |A| / ( |B|+ |C| ) )
ですからどちらの場合も
Θ ≧ 45° の範囲に答えがあることも分かります。
また、△ = ー1の場合
| A - BtanΘ | = |A| | ( 2 ー ▲ ) / ( 1ー▲ ) |
但し ▲ = |C| / |B|
不等式は、 |A| | 2 ー ▲ | ≧ |C| | 1ー ▲ |
|A| | 2 |B|ー |C| | ≧ |C| | |B| ー |C| |
|A| | 2 |B| / |C| ー1 | ≧ | |B| ー |C| |
または、
|A| | 2 |B| / |C| + 1 | ≧ | |B| + |C| |
それぞれの不等式が成り立つ条件下で、それぞれ
Θ = arctan ( |A| / ( |B|ー |C| ) )
または
Θ = arctan ( |A| / ( |B|+ |C| ) )
ですからどちらの場合も
0< 2 |B| / |C| <+∞ で
0<1 / | 2 |B| / |C| +1 | <1の場合と
0<1 / | 2 |B| / |C| ー1 | <+∞
の場合がありますが
結局、 |B| / |C| → +∞ での特性から
Θ ≧ 0° の範囲に答えがあることが分かります。
さらに、Θ = ーθ<0 の場合も
検討しなくてはなりませんが
それは、
A = BtanΘ + C / cosΘ =−Btanθ + C / cosθ なので
以上すべての話で B を −B に置き換えればいいのですが
結果を見るとBは絶対値を通してしか影響しないので
θ にたいする結果は同じ
ということは、Θ = ーθ なので
最終的に
AB >0の場合
Θ≧45° または Θ≦ー45° に答えがあり
その時、A,B,Cに制限がかかって
|A| ≧ |B| ー |C| または、 |A| ≧ |B| + |C|
でないとダメ
AB <0の場合 Θの値はすべての値を取り得て
A,B,Cは何でもよい
そして答えは、
Θ = arctan ( |A| / ( |B|ー |C| ) )
または
Θ = arctan ( |A| / ( |B|+ C| ) )
とどめの条件として
AB = 0 の場合もありますが
この場合、問題そのもののレベルが簡単になっちゃいますので・・・
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