理系ハウス

三角比と角度【90°−θ・180°−θ の変換・鈍角の三角比】

公開日: 2026/7/11

📐 公式まとめ

  • 1. 三角比の拡張(単位円による定義)

    sin⁡θ=y,cos⁡θ=x,tan⁡θ=yx(x≠0)\sin\theta = y, \quad \cos\theta = x, \quad \tan\theta = \frac{y}{x} \quad (x \neq 0)
  • 2. 90° のときの三角比

    sin⁡90°=1,cos⁡90°=0,tan⁡90°=定義なし\sin 90° = 1, \quad \cos 90° = 0, \quad \tan 90° = \text{定義なし}
  • 3. 変換公式:90°−θ90° - \theta90°−θ

    sin⁡(90°−θ)=cos⁡θ\sin(90° - \theta) = \cos\theta
  • 3. 変換公式:90°−θ90° - \theta90°−θ

    cos⁡(90°−θ)=sin⁡θ\cos(90° - \theta) = \sin\theta
  • 3. 変換公式:90°−θ90° - \theta90°−θ

    tan⁡(90°−θ)=1tan⁡θ\tan(90° - \theta) = \frac{1}{\tan\theta}
  • 4. 変換公式:180°−θ180° - \theta180°−θ

    sin⁡(180°−θ)=sin⁡θ\sin(180° - \theta) = \sin\theta
  • 4. 変換公式:180°−θ180° - \theta180°−θ

    cos⁡(180°−θ)=−cos⁡θ\cos(180° - \theta) = -\cos\theta
  • 4. 変換公式:180°−θ180° - \theta180°−θ

    tan⁡(180°−θ)=−tan⁡θ\tan(180° - \theta) = -\tan\theta

1. 三角比の拡張(単位円による定義)

直角三角形での三角比は 0°<θ<90°0° < \theta < 90° の範囲にしか使えません。これを 0°≤θ≤180°0° \leq \theta \leq 180° まで拡張するために単位円(半径 11 の円)を使います。

単位円の中心を原点として、点 PP が xx 軸の正の方向からの角が θ\theta の位置にあるとき、PP の座標を (x,y)(x, y) とすると、

sin⁡θ=y,cos⁡θ=x,tan⁡θ=yx(x≠0)\sin\theta = y, \quad \cos\theta = x, \quad \tan\theta = \frac{y}{x} \quad (x \neq 0)

と定義します。

この定義により:

  • sin⁡θ≥0\sin\theta \geq 0 は 0°≤θ≤180°0° \leq \theta \leq 180° で常に成立
  • cos⁡θ\cos\theta は 0°≤θ<90°0° \leq \theta < 90° で正、90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180° で負
  • tan⁡θ\tan\theta は 0°≤θ<90°0° \leq \theta < 90° で正、90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180° で負(θ=90°\theta = 90° では定義なし)

2. 90° のときの三角比

sin⁡90°=1,cos⁡90°=0,tan⁡90°=定義なし\sin 90° = 1, \quad \cos 90° = 0, \quad \tan 90° = \text{定義なし}

cos⁡90°=0\cos 90° = 0 なので tan⁡90°=sin⁡90°cos⁡90°=10\tan 90° = \dfrac{\sin 90°}{\cos 90°} = \dfrac{1}{0} は定義されません。

3. 変換公式:90°−θ90° - \theta

sin⁡(90°−θ)=cos⁡θ\sin(90° - \theta) = \cos\theta cos⁡(90°−θ)=sin⁡θ\cos(90° - \theta) = \sin\theta tan⁡(90°−θ)=1tan⁡θ\tan(90° - \theta) = \frac{1}{\tan\theta}

直角三角形で角が θ\theta と 90°−θ90° - \theta のとき、それぞれの対辺と隣辺が入れ替わることから導かれます。

3.1. 例題1:90°−θ90° - \theta の変換

sin⁡70°\sin 70° を cos⁡\cos で表しなさい。

sin⁡70°=sin⁡(90°−20°)=cos⁡20°\sin 70° = \sin(90° - 20°) = \cos 20°

4. 変換公式:180°−θ180° - \theta

sin⁡(180°−θ)=sin⁡θ\sin(180° - \theta) = \sin\theta cos⁡(180°−θ)=−cos⁡θ\cos(180° - \theta) = -\cos\theta tan⁡(180°−θ)=−tan⁡θ\tan(180° - \theta) = -\tan\theta

単位円で考えると、角 θ\theta の点 (x,y)(x, y) を yy 軸に関して折り返した点 (−x,y)(-x, y) が角 180°−θ180° - \theta に対応しているため、yy 成分(sin⁡\sin)は同じで、xx 成分(cos⁡\cos)だけ符号が変わります。

4.1. 例題2:180°−θ180° - \theta の変換

sin⁡150°=sin⁡(180°−30°)=sin⁡30°=12\sin 150° = \sin(180° - 30°) = \sin 30° = \frac{1}{2} cos⁡150°=cos⁡(180°−30°)=−cos⁡30°=−32\cos 150° = \cos(180° - 30°) = -\cos 30° = -\frac{\sqrt{3}}{2} tan⁡150°=tan⁡(180°−30°)=−tan⁡30°=−13=−33\tan 150° = \tan(180° - 30°) = -\tan 30° = -\frac{1}{\sqrt{3}} = -\frac{\sqrt{3}}{3}

5. 鈍角の三角比の値

90°90° から 180°180° の角(鈍角)の三角比は、180°−θ180° - \theta の変換公式を使って鋭角の値に帰着させます。

θ\theta sin⁡θ\sin\theta cos⁡θ\cos\theta tan⁡θ\tan\theta
120°120° 32\dfrac{\sqrt{3}}{2} −12-\dfrac{1}{2} −3-\sqrt{3}
135°135° 22\dfrac{\sqrt{2}}{2} −22-\dfrac{\sqrt{2}}{2} −1-1
150°150° 12\dfrac{1}{2} −32-\dfrac{\sqrt{3}}{2} −33-\dfrac{\sqrt{3}}{3}

5.1. 例題3:鈍角の三角比から角を求める

sin⁡θ=32\sin\theta = \dfrac{\sqrt{3}}{2}(0°≤θ≤180°0° \leq \theta \leq 180°)を満たす θ\theta を求めなさい。

sin⁡θ=32\sin\theta = \dfrac{\sqrt{3}}{2} を満たす鋭角は 60°60° です。0°≤θ≤180°0° \leq \theta \leq 180° の範囲では sin⁡\sin が正の値をとる角が 22 つあります。

θ=60°またはθ=180°−60°=120°\theta = 60° \quad \text{または} \quad \theta = 180° - 60° = 120°

5.2. 例題4:三角比の符号から角の範囲

cos⁡θ<0\cos\theta < 0 かつ tan⁡θ<0\tan\theta < 0(0°≤θ≤180°0° \leq \theta \leq 180°)を満たす θ\theta の範囲を求めなさい。

  • cos⁡θ<0\cos\theta < 0:90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180°
  • tan⁡θ<0\tan\theta < 0:90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180°(この範囲では tan⁡<0\tan < 0、ただし θ=90°\theta = 90° で未定義)

両方を満たす範囲:90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180°(θ=90°\theta = 90° は tan⁡\tan が未定義なので除く)

6. クイズ

  1. cos⁡120°\cos 120° の値を求めなさい。

    • 答えを見る正解:−12-\dfrac{1}{2}。cos⁡(180°−60°)=−cos⁡60°=−12\cos(180°-60°) = -\cos 60° = -\dfrac{1}{2}。
  2. sin⁡75°\sin 75° を cos⁡\cos で表しなさい。

    • 答えを見る正解:cos⁡15°\cos 15°。sin⁡(90°−15°)=cos⁡15°\sin(90°-15°) = \cos 15°。
  3. tan⁡θ=−1\tan\theta = -1(90°<θ≤180°90° < \theta \leq 180°)を満たす θ\theta を求めなさい。

    • 答えを見る正解:θ=135°\theta = 135°。tan⁡135°=tan⁡(180°−45°)=−tan⁡45°=−1\tan 135° = \tan(180°-45°) = -\tan 45° = -1。
#三角比#鈍角#変換公式#図形と計量