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  7. 月影の塔と三角関数の暗号

月影の塔と三角関数の暗号

月影の塔と三角関数の暗号

序章 消えた天文学者の手記

月影の塔には、行方不明になった天文学者が残した手記が眠っている。手記には、「10個の暗号を順に解けば、塔の頂上にある星の宝石へたどり着ける」と記されていた。前の暗号の答えが、次の部屋を開く手がかりになる。

第1章 入口を示す灯台

塔の入口には、四方向を示す灯台がある。灯台の光は、正の方向から反時計回りに150°の方角を照らしていた。手記には「角度を弧度法に直せば、最初の扉の鍵穴の位置が分かる」とある。

  1. 灯台が示す150°を弧度法で表したものは(1)である。

第2章 羅針盤の裏にある印

第1章で分かった方向に進むと、古い羅針盤が見つかった。羅針盤の針は第2象限を指し、針の角度をθとするとsinθ=3/5である。羅針盤の裏には「cosθの値を正しく求めた者だけが、針の示す向きを読み取れる」と刻まれていた。

  1. θが第2象限にあるとき、cosθの値は(2)である。

羅針盤の針が動くと、床に四つの星印が現れた。手記には「cosの値が羅針盤と同じになる星を選べ」とある。これが正しい星を選ぶと、次の回廊の扉が開く。

  1. 0≦θ<2πの範囲で、cosθ=-√3/2となる角をすべて選べ。(3)

第3章 歯車の回廊

正しい星を選ぶと、回廊の歯車が回り始めた。しかし、歯車の中心には式が刻まれており、この式を簡単にしなければ歯車は次の部屋への通路を開かない。条件としてsinx≠0が与えられている。

  1. 式 (1-cos2x)/sinx を簡単にした結果は(4)である。

歯車が動くと、回廊の壁に上下する光の帯が現れた。その高さは y=2sin(x-π/3)+1 で表される。手記には「光が最も高くなった瞬間に現れる数字を記録せよ」とある。

  1. 光の帯が到達する高さの最大値は(5)である。

第4章 星空の暗号盤

第5問で得た数字を入力すると、天井の暗号盤に星が三つ現れた。暗号盤には「sinx=1/2となる星だけを順に押せ。範囲は0≦x<2π」と書かれている。正しい星を押すと、塔の中心にある方程式の石板がせり上がる。

  1. 条件を満たす角をすべて選べ。(6)

石板には「星空の暗号盤が示した範囲の中で、次の方程式を満たす角をすべて求めよ」と刻まれている。方程式を解くと、塔の中で次に進むべき階段の位置が決まる。

  1. 0≦x<2πの範囲で、2cos²x-3cosx+1=0を満たすxをすべて選べ。(7)

第5章 振り子が示す周期

第7問の解に対応する階段を上ると、振り子の間に着いた。振り子の位置は y=3cos(2x+π/4)-1 で表される。振り子が一周する時間を読み取らなければ、正しい扉がいつ開くのか分からない。

  1. この関数の周期は(8)である。

第6章 最後の扉の暗号

振り子が1周期分動くと、最後の扉に四つの角度が表示された。扉には「tanx=-1となる角をすべて選べ。範囲は0≦x<2π」とある。正しい角を選べば、塔の外へ出る階段が現れる。

  1. 条件を満たすxをすべて選べ。(9)

終章 月影の塔の高さ

階段を下りると、塔の外に出た。しかし、星の宝石は塔の頂上に残っている。最後の手記には、塔から水平に20m離れた地点で塔頂を見上げたときの仰角がπ/6であることが書かれていた。塔の高さを求めれば、宝石を回収するためのロープの長さが分かる。地面から観測地点までの高さは無視する。

  1. 塔の高さは(10)mである。

※回答内容は作成者に提出され、作成者が閲覧できます

出題内容

  • 問1: 灯台が示す150°を弧度法で表したものは____である。
  • 問2: θが第2象限にあるとき、cosθの値は____である。
  • 問3: 0≦θ<2πの範囲で、cosθ=-√3/2となる角をすべて選べ。____
  • 問4: 式 (1-cos2x)/sinx を簡単にした結果は____である。
  • 問5: 光の帯が到達する高さの最大値は____である。

...他5問(続きはテストで確認!)