(a)일차변환에 의하여 점 (1,1)은 점 (sinθ+1,sin2θ+sinθ)으로 옮겨지고 이 점은 부등식 (x−1)2+(y−1)2≤1을 만족하므로(sinθ+1−1)2+(sin2θ+sinθ−1)2=sin4θ+2sin3θ−2sinθ+1≤1이다. t=sinθ로 놓으면 −1≤t≤1이고, 위 부등식은t4+2t3−2t≤0이 된다. f(t)=t4+2t3−2t라 놓으면 f′(t)=4t3+6t2−2=2(t+1)2(2t−1)이므로 f의 극댓값은 존재하지 않고 f의 극솟값은 t=21일 때 −1611이다. 이 함수의 그래프의 개형을 그려보면 방정식 f(t)=0은 양의 근을 오직 1개만 갖는 것을 알 수 있다. 이 양의 근을 α라 하자. 그러면 부등식 f(t)≤0의 해는 0≤t≤α이다. 이때 f(21)=−1611<0이고 f(0.9)=0.3141>0이므로 중간값의 정리에 의하여 0.5<α<0.9임을 알 수 있다.따라서 0≤t=sinθ≤α<0.9이다.
(b)삼각함수 배각의 공식을 이용하면17−4cos2θsinθ−20sinθ−9cos2θ=17−4(1−2sin2θ)sinθ−20sinθ−9(1−2sin2θ)=8sin3θ+18sin2θ−24sinθ+8이 된다. t=sinθ로 놓고, g(t)=8t3+18t2−24t+8라 하자.g′(t)=24t2+36t−24=12(2t−1)(t+2)이므로 함수 g는 t=21일 때 극솟값을 갖는다. 0≤t≤α이므로 g(t)는 t=0 또는 t=α에서 최댓값을 갖는다. g(0)=8이고 0.5<t<0.9에서 g(t)는 증가하며 0.5<α<0.9이므로 g(α)<g(0.9)=6.812<8이다. 그러므로 g(t)는 t=0일 때, 최댓값 8을 갖는다.따라서 17−4cos2θsinθ−20sinθ−9cos2θ의 최댓값은 8이다.