Oを原点とするxy平面上に1辺の長さ1の正三角形ABCがある。頂点Aは第1象限にあり、頂点B、Cはそれぞれy軸、x軸の正の部分にあるものとする。∠OCB=θとする。Oを頂点の一つとし、正三角形ABCに外接する正方形の1辺の長さが最小になるときのθの値を求めよ。
A(sin(θ+30°),sin(θ+60°))、B(0,sinθ)、C(cosθ,0)と求めました。このあとどうすればいいのかわからないです。B、Cはy軸、x軸上にあるので、あとはAが正方形上にある条件を考えればいいとは思うのですが、どうやればいいのかわからないです。
よろしくお願いします。
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No.59844 - 2019/07/12(Fri) 20:05:23
| ☆ Re: 正三角形が正方形に内接する条件 / らすかる | | | 正方形の一辺の長さは sin(θ+30°),sin(θ+60°),sinθ,cosθ のうち最大のものになりますね。 cosθ=sin(θ+90°)とすれば sinθ,sin(θ+30°),sin(θ+60°),sin(θ+90°) のうち最大のものです。 30°の等間隔であり、最大がsin90°から最も遠いときに 最大の値が最小になりますので、上記4つのうち連続する二つが sin(90°-15°)とsin(90°+15°)になっている時に 正方形の一辺の長さが最小になります。 よってθ=15°、45°、75°のとき最小となりますね。
# 上の説明でわかりにくければ、 # y=sinθ、y=sin(θ+30°)、y=sin(θ+60°)、y=sin(θ+90°) # の4つのグラフを重ねて描いて考えてみて下さい。
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No.59845 - 2019/07/12(Fri) 20:35:29 |
| ☆ Re: 正三角形が正方形に内接する条件 / Qちゃん | | | すみません、何点か質問させてください。
正方形の1辺の長さはsinθ、cosθ、sin(θ+60°)、sin(θ+30°)のうち最大のものと一致するとのことですが、これはA、B、Cのx座標、y座標のうち最大のものが正方形の1辺の長さになるということなのだと思いますが、例えば、Bが正方形上にあるとき(sinθが最大のとき)、Aも正方形上にあることは保証されているのでしょうか?BやCは正方形上にあったとしても、必ずしもAも正方形上にあるとはいえないように思うのですが…
最大がsin90°から最も遠いとき最大は最小になるとは、0°<θ<90°ではsinθは単調増加なので、角度最小のとき、sinは最小になり、1辺が最小になるということなのでしょうか?
連続する二つが、sin(90°-15°)とsin(90°+15°)になっているとき正方形の1辺は最小になるとのことですが、ここが一番わからないです。15°はどこから出てきたのですか?どうしてこれらのとき正方形の1辺は最小になるのですか?θ=15°、45°、75°はどこから出てきたのですか?
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No.59849 - 2019/07/14(Sun) 00:22:57 |
| ☆ Re: 正三角形が正方形に内接する条件 / らすかる | | | > 例えば、Bが正方形上にあるとき(sinθが最大のとき)、Aも正方形上にあることは > 保証されているのでしょうか?BやCは正方形上にあったとしても、必ずしもAも > 正方形上にあるとはいえないように思うのですが…
そのような保証は全くありません。 問題文の「外接」の意味をどう捉えるかですが、この問題文の「外接」は 「正三角形の全頂点が正方形に接している」という意味ではなく、 「正三角形の頂点のうち少なくともBとCが正方形に接している」 (を満たす最小の正方形)という意味だと思います。 そう考えないと、例えばθ=1°のときに「外接する正方形」が存在せず、 「外接する」⇔「正方形の一辺が最小」となってしまうため、 「外接する正方形の1辺の長さが最小になる」という文が 意味をなさなくなってしまうためです。
# もし「外接」の「本当の」意味が「全頂点が接している」ならば、 # 問題不備と考えることもできます。
> 最大がsin90°から最も遠いとき最大は最小になるとは、0°<θ<90°では > sinθは単調増加なので、角度最小のとき、sinは最小になり、1辺が最小になる > ということなのでしょうか?
少し違います。 sinxは0°<x<90°で増加、90°<x<180°で減少なので x=90°のときが最大で、xが90°から遠いほど小さくなる、という意味です。
> 連続する二つが、sin(90°-15°)とsin(90°+15°)になっているとき > 正方形の1辺は最小になるとのことですが、ここが一番わからないです。 > 15°はどこから出てきたのですか?どうしてこれらのとき正方形の1辺は > 最小になるのですか?θ=15°、45°、75°はどこから出てきたのですか?
具体的に考えるとわかりやすいと思います。 sinθ,sin(θ+30°),sin(θ+60°),sin(θ+90°)は θ=1°のときsin1°、sin31°、sin61°、sin91°で最大はsin91° θ=2°のときsin2°、sin32°、sin62°、sin92°で最大はsin92° θ=3°のときsin3°、sin33°、sin63°、sin93°で最大はsin93° ・・・ θ=13°のときsin13°、sin43°、sin73°、sin103°で最大はsin103° θ=14°のときsin14°、sin44°、sin74°、sin104°で最大はsin104° θ=15°のときsin15°、sin45°、sin75°、sin105°で最大はsin75°=sin105° θ=16°のときsin16°、sin46°、sin76°、sin106°で最大はsin76° θ=17°のときsin17°、sin47°、sin77°、sin107°で最大はsin77° ・・・ θ=43°のときsin43°、sin73°、sin103°、sin133°で最大はsin103° θ=44°のときsin44°、sin74°、sin104°、sin134°で最大はsin104° θ=45°のときsin45°、sin75°、sin105°、sin135°で最大はsin75°=sin105° θ=46°のときsin46°、sin76°、sin106°、sin136°で最大はsin76° θ=47°のときsin47°、sin77°、sin107°、sin137°で最大はsin77° ・・・ θ=73°のときsin73°、sin103°、sin133°、sin163°で最大はsin103° θ=74°のときsin74°、sin104°、sin134°、sin164°で最大はsin104° θ=75°のときsin75°、sin105°、sin135°、sin165°で最大はsin75°=sin105° θ=76°のときsin76°、sin106°、sin136°、sin166°で最大はsin76° θ=77°のときsin77°、sin107°、sin137°、sin167°で最大はsin77° ・・・ θ=88°のときsin88°、sin118°、sin148°、sin178°で最大はsin88° θ=89°のときsin89°、sin119°、sin149°、sin179°で最大はsin89° これをまとめると sinθ、sin(θ+30°)、sin(θ+60°)、sin(θ+90°)のうち 0°<θ<15°のときsin(θ+90°)が最大で、最大値>sin75° θ=15°のときsin(θ+60°)とsin(θ+90°)が最大で、最大値=sin75° 15°<θ<45°のときsin(θ+60°)が最大で、最大値>sin75° θ=45°のときsin(θ+30°)とsin(θ+60°)が最大で、最大値=sin75° 45°<θ<75°のときsin(θ+30°)が最大で、最大値>sin75° θ=75°のときsinθとsin(θ+30°)が最大で、最大値=sin75° 75°<θ<90°のときsinθが最大で、最大値>sin75° となります。 つまりy=sinxのグラフを考えてx=θ、θ+30°、θ+60°、θ+90°に対する yの値を考えたとき、その4つの中の最大値が最も小さくなるのは θ、θ+30°、θ+60°、θ+90°のどれも90°からなるべく遠いとき、すなわち θ、θ+30°、θ+60°、θ+90°が30°間隔なので この4つのうち2つが75°と105°(=90-15°と90+15°)のときです。 よって最大値が最小となるのは θ+60°=75°、θ+90°=105°のときθ=15° θ+30°=75°、θ+60°=105°のときθ=45° θ=75°、θ+30°=105°のときθ=75° となります。
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No.59850 - 2019/07/14(Sun) 03:10:46 |
| ☆ Re: 正三角形が正方形に内接する条件 / Qちゃん | | | No.60182 - 2019/07/27(Sat) 20:00:19 |
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