「壁に垂直に立てかけられた棒が，徐々に足がずれていって倒れるまでに通過する領域は，アステロイドという曲線で記述できる。これを踏まえ，前々問でアステロイド曲線が出現した理由を考察せよ。」 suugaku-daigakunyuushi-inshi.hatenablog.com ヒントは「…

「前問で，脚立の通過する領域の面積を求めよ。」 suugaku-daigakunyuushi-inshi.hatenablog.com 積分変換，倍角の公式，などを総動員して求積しよう。

「高さ1で厚みのない脚立が両足が原点，頭がに来るように軸に立てかけられている。脚立の左足を原点に置いたまま，右足をに軸に沿ってに来るまで動かす。この時，脚立が通る領域は，軸，軸とある曲線軸に囲まれた領域となる。曲線を求めよ。」 では円周の一…

「半径の異なる3つの円が平面上にある。どの二つに関しても、一方が他方に内接しておらず、一方が他方の内部にあることもないとする。このとき、の共通外接線の交点Aと、の共通外接線の交点Bと、の共通外接線の交点Cは同一直線上にあることを示せ。」 一見ギ…

「平行四辺形ABCDがあり、頂点A、B、Cを通る円Pがある。線分BEがこの円の直径となるように、円周上に点Eをとる。このとき、となることを示せ。」 難しくないのでノーヒント。

「1辺が1の正方形ABCDがある。辺AB上の点Pと辺CD上の点Qを結んだ直線PQを折り目として、頂点Bが辺AD上にくるように折り返す。頂点B、Cの折り返し後の点を点B'、C'とする。また、辺B'C'とQDとが交わる点をRとする。三角形QC'Rの面積が最大となるときのBPの長…

「１辺の長さが1の正十二面体について、以下の問いに答えよ。 (ヒント：適当な8頂点からなる立方体が存在することを利用する) (1) 外接円の半径の長さを求めよ。 (2) 体積を求めよ。」

「三角形ABCにおいて、とおく。 このとき、 を定義する。 が成り立つことを示せ。ただし、前問(3)の結果は用いてはならない。」 下限は、前問の(3)でとした時の式、すなわちネスビットの不等式に一致する。今回は、それとは別の方法で示そう。 の両辺にを掛…

「三角形ABCにおいて、外心をOとする。が成り立つとき、三角形ABCはどのような三角形となるか。」 基本は前問と同じ。まずは、外心の位置を特定しよう。外心は各辺の垂直二等分線の交点であるので、Oから辺ABに下ろした垂線の足をHとすると、が成り立つ。を…

「三角形ABCにおいて、垂心をHとする。が成り立つとき、三角形ABCはどのような三角形となるか。」 まずは、垂心の位置を特定しよう。ベクトルでやるより、初等的に三平方の定理やメネラウスの定理を使うと良い。以下、とおく。 条件式は、 と同値であり、を…

「鋭角三角形ABCの辺BC、CA、AB上にそれぞれ点P、Q、Rをとる。こうしてできる三角形PQRの周の長さが最小になるとき、点P、Q、Rの位置は各辺上のどこに取れば良いか。また、周の長さの最小値を辺BC、CA、ABの長さを用いて表せ。」 あまり知られていない垂心の…

「幅1cmの、厚みのない長い紙がある。これを一重結びしたとき、結び目で正五角形ができることを示せ。また、その面積を求めよ。」 ポイントは特になし。是非他の結び方もできるように！

「正五角形をコンパスと定規で作図せよ」 ポイントは特徴的な長さを代数的に求め、それを作図すること。 かっこいい作図もできるが、ここでは泥臭いが実践的な方法で作図しよう。正五角形ABCDEとし、まず辺CDを適当な長さにとって引く。頂点Bの位置を特定す…

「 半径 の半円の重心について、以下の方針でそれぞれ求めよ。 (1) パップス・ギュルダンの定理を利用して、重心の位置を求めよ。 (2) 区分求積法を用いて、重心の位置を求めよ。」 ポイントは、 ① モーメントの計算 ② 長方形による分割 パップスギュルダン…

「 を自然数とし、正 多角形を考える。この多角形をすべての対角線によって領域分割し、多角形の中心を含む領域の面積を とおく。 (1) を で表せ。 (2) を求めよ。」 ポイントは、「どの対角線が領域の生成に寄与するか」つきとめることである。対角線のうち…

「 平面上に半円S と半円T がある。半円S上の定点A(1,0)、B(-1,0)と半円T上に動点Pをとり、半円SとAP、BPは交点を持ち、それぞれR、Qとする。三角形PQRと四角形ARQBの面積比がとなるとき、三角形PBAの面積を求めよ。」 ポイントは、 ① 円の性質(直径の円周角…

「x,y軸上にそれぞれ点A、Bをとり、三角形OABが第一象限にあり(軸も含む)、周の長さが1の直角三角形となるようにA、Bを動かす。ただし角Oが直角であるとする。また、第一象限に四角形OACBが長方形となるような点Cをとる。四角形OACBは通過するが、三角形OAB…

「 として、 平面上にE: がある。また、 P 、Q とする。E上に動点S、Tがあるとして、以下の問いに答えよ。 (1) Sのとりかたに依らず、PS+QSが一定であることを示せ。 (2) 線分ST上にQがある正三角形PSTが存在する必要十分条件を、 を用いて表せ。」 考え方の…