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数学 高校生

一番最後の行の比の計算ってどうやって出すんですか? 今まで2対3とか整数と整数の比しか見たことなかったので、9πとルートという曖昧な数の比で答えるのがあまりしっくりこないです

0000 基本1 280 重要 例題 172 正四面体と球 1辺の長さがαである正四面体 ABCD がある。 (1) 正四面体 ABCD に外接する球の半径Rをαを用いて表せ。 (2) (1)の半径Rの球と正四面体 ABCDの体積比を求めよ。 (3) 正四面体 ABCD に内接する球の半径raを用いて表せ。 (4)(3)の半径の球と正四面体 ABCD の体積比を求めよ。 指針 (1) 頂点Aから底面 ABCD に垂線AH を下ろす。 外接する球の中心を0とすると, OA=OB=OC=OD (=R) である。 また, 直線AH 上の点Pに対して, PB=PC=PD であるから, 0 は直線AH上にある。 よって、直角三角形 OBH に着目して考える。 (2) 半径Rの球の体積は / TR (3) 内接する球の中心をI とすると, Iから正四面体 の各面に下ろした垂線の長さは等しい。 正四面体を Iを頂点とする4つの合同な四面体に分けると (正四面体 ABCD の体積)=4×(四面体 IBCD の体積 ) これから, 半径r を求める (例題 167 (3)で三角形の内接円の半径を求めるとき, 三角形を3つに分け, 面積を利用したのと同様) (1) 頂点Aから底面 ABCD に垂線 AH を下ろし、 外接 B B (3) L IA 解答 する球の中心を0とすると, 0は線分AH 上にあり OA=OB=R ゆえに OH=AH-OA= a-R √6 <AH= √6 3 3 a, △OBH は直角三角形であるから, 三平方の定理により BH2+OH' = OB' BH= a は基本例 2 170 (1) の結果を用いた よって a-R=R2 整理して 2- 2√6 -aR=0 a 3 ゆえに 3 R= √√6 a=. 2√√6 a B 4 (2) 正四面体 ABCDの体積をVとすると また、半径Rの球の体積をV とすると = V₁= --- よって V1:V= √6 8 √2 V= -a3 12 = 8 √2 3 : 12 a³=9π: 2√3 V (4) W √2 <V= -αは基本 12 170 (2) の結果を用い 練習 ③ 172

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数学 高校生

(1)の答えがなぜこうなるか分かりません。直前の式からどうやって求めるか、途中式を教えてください。

△IBC において x=180°-(∠IB (3) AH と BC の交点をD, CHAB の交点をE Hは△ABCの垂心であるから △ABD において ∠ADB= ∠BEC =90° x=180°(∠ADB+∠BAD) = 43° △AEH において、外角の性質より 470 s y = ∠HEA + ∠HAE = 90°+47° = 137 B 練習 252 AB = c, BC = 4, CA = 6 である △ABCの内心を I, 外心を0とする。 (2) Aから辺BCに下ろした垂線とBCの交点をHとする。 AOAH を求めよ (1) 直線 AI と辺BCの交点をDとする。 AI: ID を求めよ。 (1)△ABCにおいて, AD は ∠Aの二等分線であるから BD:DC=AB:AC=c:6 また, BC = a より ac BD = C BC= b+c b+c 次に, △BAD において BI は∠Bの二等分線であるから AI:ID=BA:BD=c: ac b+c =(b+c):a (2) 0から辺ABに下ろした垂線と AB の 交点をMとする。 角の二等分線と比のお CABADに着目して、 二等分線と比の定理を 用する。 M 0 は △ABCの外心より OA=OB であ るから, M は ABの中点であり [h B H C AM=BM = 2 ∠AOM = ∠BOM 次に、円周角の定理により ∠AOB = 2∠ACB ①②より ∠AOM = ∠ACB △AMO と △AHCにおいて, ... ・③ ③ および ∠AMO= ∠AHC=90° より △AMO∽△AHC ゆえに AO:AC = AM:AH したがって AO・AH = AM·AC = bc0 (別解〕(三角比を用いる) 201 C ●二等辺三角形の頂角かに 底辺に下ろした垂線は 頂角を2等分する。 AM=6,AC= AH = csin B ④ 正弦定理により b 2A0 = == ・⑤ ④ ⑤より AO.AH= sin B b AOは△ABCの の半径である。 bc •csin B = = 2sin B 2 練習 253 △ABCの∠Aに対する傍心Jを通り, BC に平行な直線が AB AC の延長と交わる点 ぞれD,Eとするとき, BD+CE DF

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物理 高校生

(1)の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

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