直線上を移動する音源
問題はこちらです.
ドップラー効果は音源と観測者を結ぶ直線上で考えます.音源の速度を正確に分解してください.
発音体の観測者に向かう速度成分は $${v\cos \theta}$$ なので,観測者に向かう音の波長 $${\lambda}$$ は,
$${\lambda =\frac{V-v\cos \theta}{f_0}}$$
観測者が観測する振動数 $${f}$$ は,
$${f=\frac{V}{\lambda} =\frac{V}{V-v\cos \theta}f_0}$$
詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください.