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高中 1
数学

数Ⅰ 10. 図形と計量(4)三角形,空間図形への応用⭐

まなぶてらす じょん先生
4
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public quiz

問題 1

OX

【三角形の面積】⭐ S = 1/2 bc sin A = 1/2 ca sin B = 1/2 ab sin C 【2辺とその間の角が分かれば面積が求められる!】

【三角形の面積】⭐
S = 1/2 bc sin A = 1/2 ca sin B = 1/2 ab sin C

【2辺とその間の角が分かれば面積が求められる!】

問題 2

單字型

a = 3, b = 4, C = 120° である△ABCの面積 S を求めよ。

  • 3√3

提示

S = 1/2 ab sin A に代入して S = 1/2 × 3 × 4 × sin 120° = 1/2 × 3 × 4 ×√3/2 = 3√3

問題 3

OX

【三角形の面積】⭐ 【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】ヒントも ● 次の2つを思いだせ ◎ S = 1/2 bc sin A だから面積は sin A が分かれば求まる ◎ 3辺が分かっているから余弦定理より cos が求まる 余弦定理よりcos A を求め sin² θ + cos² θ = 1 より sin A を求めたら S = 1/2 bc sin A から面積が求められる!

提示

● ヘロンの公式も思いだせ s = ( a + b + c ) / 2【3辺足して2で割る】 S = √{s(s-a)(s-b)(s-c)}【次の4つの数字を掛ける(その答えとそれぞれの辺との差を3つとその答えそのもの)→その平方根が面積!】

【三角形の面積】⭐
【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】ヒントも

● 次の2つを思いだせ
◎ S = 1/2 bc sin A だから面積は sin A が分かれば求まる
◎ 3辺が分かっているから余弦定理より cos が求まる

余弦定理よりcos A を求め
sin² θ + cos² θ = 1 より sin A を求めたら
S = 1/2 bc sin A から面積が求められる!

問題 4

選擇型

△ABCにおいて,a = 7, b = 8, c = 9 の時,cos A の値はいくらか。

  • 2 / 3
  • 3 / 2
提示

余弦定理 a² = b² + c² - 2bc cos A より cos A = ( b² + c² - a² ) / 2bc に代入して・・・

問題 5

選擇型

△ABCにおいて,a = 7, b = 8, c = 9 の時,cos A の値を前の問題で求めて 2/3 であった。では sin A はいくらか。

  • - √5/3
  • √5/3
提示

sin A > 0 であるから sin² θ + cos² θ = 1 より sin A = √( 1 - cos² A) = √{ 1 - (2/3)²} = √(5 / 9) = √5/3

問題 6

單字型

△ABCにおいて,a = 7, b = 8, c = 9 の時,cos A = 2/3, sin A = √5/3 であることを先ほど求めた。では △ABCの面積 S はいくらか。

  • 12√5

提示

S = 1/2 bc sin A に代入して・・・

問題 7

選擇型

円に内接する四角形ABCDにおいて,AB=3, BC=2, CD=2, ∠B=60° の時,ACの長さを求めよ。

  • √7
  • - √7
提示

△ABCに余弦定理を使うと AC² = 3² + 2² - 2×3×2×cos 60° = 7 AC > 0 だから AC = √7

円に内接する四角形ABCDにおいて,AB=3, BC=2, CD=2, ∠B=60° の時,ACの長さを求めよ。

問題 8

選擇型

円に内接する四角形ABCDにおいて,ACの長さを前の問題で求めて √7 であった。ではADの長さはいくらか。

  • -3, 1
  • 1
提示

内接四角形の対角の和は180° だから D = 120° である。 AD = x として△ACD に余弦定理を適用すると x² + 2x - 3 = 0 これを解くと x = -3, 1 x > 0 だから x = 1 つまり,AD = 1

円に内接する四角形ABCDにおいて,ACの長さを前の問題で求めて √7 であった。ではADの長さはいくらか。

問題 9

選擇型

円に内接する四角形ABCDにおいて,ACの長さが √7,ADの長さが 1 であることを先ほど求めた。では四角形ABCDの面積はいくらか。

  • 3√3/2
  • √3
  • 2√3
提示

求める面積を S とすると S = △ABC + △ACD =1/2 × 3 × 2 sin 60° + 1/2 × 1 × 2 sin 120° = 2√3

円に内接する四角形ABCDにおいて,ACの長さが √7,ADの長さが 1 であることを先ほど求めた。では四角形ABCDの面積はいくらか。

問題 10

OX

【三角形の内接円の半径と面積】⭐ △ABCの内接円の半径を r とすると S = 1/2 r ( a + b + c ) 小学生でもわかる公式だね でも,逆に【面積が分かれば内接円の半径が求められる】も重要! 【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】から ● 余弦定理よりcos A→sin A→S=1/2 bc sinA か ● ヘロンの公式 を使って S を出し r を求める

【三角形の内接円の半径と面積】⭐
△ABCの内接円の半径を r とすると

S = 1/2 r ( a + b + c )

小学生でもわかる公式だね

でも,逆に【面積が分かれば内接円の半径が求められる】も重要!

【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】から
● 余弦定理よりcos A→sin A→S=1/2 bc sinA
か
● ヘロンの公式
を使って S を出し r を求める

問題 11

單字型

△ABCにおいて,a = 5, b = 6, c = 7 の時,cos A の値を求めよ。

  • 5/7

問題 12

選擇型

△ABCにおいて,a = 5, b = 6, c = 7 の時,cos A の値を前の問題で求めて 5/7 であった。では sin A の値はいくらか。

  • - 2√6/7
  • 2√6/7

問題 13

選擇型

△ABCにおいて,a = 5, b = 6, c = 7 の時,cos A の値は 5/7, sin A の値は 2√6/7 であることを求めた。では△ABCの面積はいくらか。

  • 6√6
  • 12√6
提示

S = 1/2 bc sin A に代入して・・・ しかし,ヘロンの公式を知っていれば (a + b + c ) / 2 = s とおいて S = √{ s ( s - a )( s - b )( s - c)} = √( 9 × 4 × 3 × 2 ) = √( 3² × 2² × 3 × 2) = 3 × 2 × √( 3 × 2 ) = 6√6

問題 14

選擇型

△ABCにおいて,a = 5, b = 6, c = 7 の時,cos A の値は 5/7, sin A の値は 2√6/7, △ABCの面積は 6√6 であることを求めた。では内接円の半径はいくらか。

  • 2√6/3
  • 4√6/3
提示

S = 1/2 r ( a + b + c ) に代入して・・・

問題 15

OX

図の直方体 ABCD-EFGH の頂点 A, F, C を結んでできる △AFC の面積 S はいくらか。 三平方の定理より3辺の長さを求めれば 【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】 ● 余弦定理よりcos A→sin A→S=1/2 bc sinA か ● ヘロンの公式 を使って S を求める

図の直方体 ABCD-EFGH の頂点 A, F, C を結んでできる △AFC の面積 S はいくらか。

三平方の定理より3辺の長さを求めれば
【3辺の長さが分かれば面積が求められる!】
● 余弦定理よりcos A→sin A→S=1/2 bc sinA
か
● ヘロンの公式
を使って S を求める

問題 16

選擇型

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。 頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,点 H は △BCD の何にあたるか。(答えは一つとは限らない)

  • △BCD の重心(中線の交点)
  • △BCD の垂心(垂線の交点)
  • △BCD の外心(外接円の中心)
  • △BCD の内心(内接円の中心)
提示

はい。もちろん全て正解です! 正四面体は全ての辺の長さが等しく,全ての面が正三角形だから,対称性が非常に高いんだね

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。
頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,点 H は △BCD の何にあたるか。(答えは一つとは限らない)

問題 17

OX

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。 頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,点 H が △BCD の 外心(外接円の中心)であるのはなぜか。 BH=CH=DHであり,B,C,Dを通る円が描けるから。 その理由は△AHB≡△AHC≡△AHDだから。 その理由はAHが共通で斜辺が等しいので,直角三角形の斜辺と他一辺がそれぞれ等しいから。

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。
頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,点 H が △BCD の 外心(外接円の中心)であるのはなぜか。

BH=CH=DHであり,B,C,Dを通る円が描けるから。
その理由は△AHB≡△AHC≡△AHDだから。
その理由はAHが共通で斜辺が等しいので,直角三角形の斜辺と他一辺がそれぞれ等しいから。

問題 18

單字型

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。 頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,AH の長さを求めよ。

  • √6/3 a

  • √6a / 3

  • √2a / √3

  • √2/√3 a

提示

H は外心(外接円の中心)だから,BH は外接円の半径 であり,それを R とすると △BCD に正弦定理を適用して a / sin 60° = 2R よって R = a/√3 △ABH に三平方の定理を適用して AH²=√(AB²-BH²)=√6/3 a

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。
頂点 A から △BCD に垂線 AH を下ろした時,AH の長さを求めよ。

問題 19

OX

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。その体積は? ただし,頂点 A から △BCD に下ろした垂線 AH は √6a / 3 であることは前の問題で求めている。 底面積は S = 1/2 ab sin A = 1/2 × a × a sin 60° = √3a² / 4 だから 体積 V = 1/3 Sh = 1/3 × √3a² / 4 × √6a / 3 = √2 a³ / 12

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。その体積は?
ただし,頂点 A から △BCD に下ろした垂線 AH は √6a / 3 であることは前の問題で求めている。

底面積は S = 1/2 ab sin A = 1/2 × a × a sin 60° = √3a² / 4 だから
体積 V = 1/3 Sh = 1/3 × √3a² / 4 × √6a / 3 = √2 a³ / 12

問題 20

選擇型

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。その高さ √6a / 3 の求め方は? ただし,DHの延長とBCの交点を I とする。(答えは一つとは限らない)

  • A. 点Hを外心と考えると:△BCDに正弦定理を適用して a/sin 60°=2R より R つまり BH を求める → △ABH に三平方の定理を適用して AH²=√(AB²-R²)
  • B. 点Hを内心と考えると:△BCDの面積を2通りで表す(S=1/2 r(a+b+c) と S=底辺×高さ÷2 か S=1/2 bc sin 60° → r つまり HI が求まる → △AIH に三平方の定理を適用して AH² = √(AI² - HI²)
  • C. 点Hを重心と考えると:重心は中線を2:1に内分するから HI = 1/3 DI → △AIH に三平方の定理を適用して AH²=√(AI²-HI²)
提示

3つのやり方全部で求めよう!解答の“引き出し”が増え計算力もつくよ R=a/√3→有理化して√3a/3 r=√3a/6 になった? また AI は△ABIで 1:2:√3 から すぐに √3a / 2 と求まるね さらに DI=AI だね 通常はここからさらに,体積を求めよ,と続くから結局は底面積を求めるよ 一応答えは S=√3a² / 4 V=√2a³ / 12 正三角形では重心・内心・外心が一致するから(垂心も) ◎DHの中点をJとすると,DJ=JH=HI ◎HIが内接円の半径,DHが外接円の半径,内接円はJを通る ◎r+R=高さ,2r=R この結果を知っておいて損はないよ

1辺の長さが a の正四面体 ABCD がある。その高さ √6a / 3 の求め方は?
ただし,DHの延長とBCの交点を I とする。(答えは一つとは限らない)
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