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体積

    6E30茂木 音弥 (id: 1979) (2024年3月16日17:25)
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    この問題を画像のようにといて見たのですがうまくいきません。点Dがずれてそうな気はするのですが、どのようにずれているのかがわかりません。よろしくお願いします。

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    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月16日20:56)
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    5E31茂木 音弥さん、こんばんは。 今年の東大の理系5番ですね。 検索すればいろいろ解答が見られますから、調べてみるといいと思います。 S1はいいと思いますが、あなたの考えのS1からS2,S3を引けばいいというのが違うと思います。(体積ですからSよりVの方が気持ちいいです!) たとえば△ADMを回転したような穴(?)はできません。穴(?)になるのはx=tで切ったときの△ABDの切り口(線分)上のⅹ軸から最短の距離にある点たちが作る立体になりますから。最短になる点は(t,0,0)から△ABDに引いた垂線の足、もしくは、足が三角形から外れる時(t=1/3が境目)は切り口の線分の端です。 引き算で求めようとするなら、BDを2:1に内分する点(△ABDの重心)をPとするとき、S1から線分APが回転して作る円錐と線分PBが回転して作る円錐台を引く、というように思えますが、ゴメン、まだ計算までしていません。というかちょっとやりたくないですねぇ。いろいろな模範解答を見てみましたが、まだ引き算で求める立体図形的な解法は見つからないのです。自分でやってみたら、かなり煩雑な計算になり、やる気が失せています。元気がでたら再度トライしてみますが… https://twitter.com/mathlava/status/1762427047211934164 が、体積の引き算でやってますね。みつけました。 納得してもらえるかなぁ。やはり難しい問題ですよね。
    6E30茂木 音弥 (id: 1979) (2024年3月17日9:50)
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    穴になるには最小となる点の集合が回転してできる図形なのですね。今まで見た目でなんとなく引いてたので大変助かりました! 今一度引くやり方でトライしてみようと思います! ありがとうございました。

    6E30茂木 音弥 (id: 1979) (2024年3月17日10:04)
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    一つ質問なのですが、くさぼうぼうさんが送ってくださった解答の場合わけの(ii)において、平面ABC側の端点がFGの中点になるのは何故でしょうか。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月17日10:54)
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    常に中点なのではなく、PとEの距離が最小になるときのPの位置がFGの中点になるということですね。そのときはPE⊥FGだし、△GEFは直角2等辺三角形なので、Eから底辺FGに引いた垂線は底辺を2等分します! これで大丈夫ですか?

    6E30茂木 音弥 (id: 1979) (2024年3月17日11:57)
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    理解できました!ありがとうございます。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月17日12:07)
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    あ、訂正します!最初の回答の中で「線分PBが回転して作る円錐台」って書きましたが違います!まえに自分であなたに言っていたのに私も勘違いしました。!x軸と線分PBはねじれの位置にあるので、円錐台にはなりません(泣)。中央部が微妙にへこむ形なので、円錐台ではありません。算数でこの部分の体積は無理ですね。やはり積分が必要です。失礼しました。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月17日15:12)
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    あ、以前にこの手の問題をやったのは別の人でした。あなたではなかったですね。

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