1辺の長さが1の正方形ABCDの辺の上に異なる2点E,Fをとり、線分EFによって正方形ABCDが面積3/4と面積1/4の2つの図形に分割されるようにする。線分EFの中点をGとするとき、Gの軌跡によって囲まれる部分の面積Sを求めよ。
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No.34907 - 2015/12/31(Thu) 15:37:27
| ☆ Re: / IT | | | 正方形ABCDを4つの正方形に4等分して考える。 AB,BC,CD,DAの中点を各H,I,J,Kとする HJとIKの交点をPとする。
正方形AHPK内の面積を考える。
A(0,0),B(1,0),C(1,1),D(0,1)と座標を決める。
面積1/4の図形は四角形か三角形のいずれか。 (五角形なら面積は1/2より大きくなるので)
(ア)面積1/4の図形が四角形のとき 点Gは(1/4,1/2)(1/2,1/4)(3/4,1/2)(1/2,3/4)のいずれか このうち正方形AHPK内にあるのは(1/4,1/2)(1/2,1/4)
(イ)面積1/4の図形が三角形のとき 点Gが正方形AHPK内にあるのは、E,Fの一方がAB上、もう一方がAD上にあるとき E(s,0),F(0,t) 0≦s,t≦1,とすると △AEF=(1/2)st=1/4,よってt=1/(2s) EFの中点G(s/2,1/(4s)),1/2≦s≦1 x=s/2とおくと1/(4s)=1/(8x) G(x,1/(8x)),1/4≦x≦1/2,したがってGは双曲線y=1/(8x)の一部。 また、(ア)のときの点G(1/4,1/2),G(1/2,1/4)もこの双曲線上にある。
正方形AHPK内のGの軌跡の方程式が分ったので 概形を描いて, 図形全体の対称性から4つの小正方形内の軌跡を合わせると閉じた曲線になることを確認して、 正方形AHPK内部分の面積を定積分で求めて4倍すればいいと思います。
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No.34910 - 2015/12/31(Thu) 20:03:36 |
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