数学
高校生

この問題の解き方を教えてください!
なんでその答えになるのかも教えてくれるとありがたいですm(_ _)m
至急お願いします!

[2] 太郎さんと花子さんは、クッキーの生地から型をとるときに用いる「セルクル」 という調理器具を,ステンレス製の板で製作することを計画し、考察したいこと を整理している。 「セルクル」 は,底がない枠のみの形になっており, 板の厚み とのりしろは無視して考える。 なお, 3.14 とする。 2222 計画および考察 ・一つの「セルクル」 を製作する際に用いるステンレス製の板は, 幅が一定の 長さの帯状のステンレスを, 横の長さがαcmになるように切り取った長方 形であり、長方形や円の型の「セルクル」を真上から見た図形の周の長さも a cm である。ただし, α は正の実数である。 長方形や円の型の 「セルクル」 を真上から見た図形の面積を,それぞれの型 で作ったクッキーの上面の面積と考え, 比較する。 ・円の型の「セルクル」 で作るクッキー 100個分の生地と同じ量の生地では, 長方形の型の 「セルクル」 で作るクッキーは何個できるかを考察する。 (1) 長方形の型の「セルクル」 で作るクッキー1個の上面の面積を考えてみよう。 長方形の1つの辺の長さをxcm とすると, xのとり得る値の範囲は であり,面積をScm² とするとき, Sの最大値は カ である。 0<x< オ 0 カ ⑩ a cm オ (0) の解答群 a 4 の解答群 16 0 % ① 9 @ 19/1/ X (第1回3) ③ 4 (数学Ⅰ・数学A 第1問は次ページに続く。) 8 (3) a (2
(2) 円の型の「セルクル」 で作るクッキー1個の上面の面積をTとし, Tと キ ことから, S, Tの大小関係は (1)のSを比較してみよう。 の値は ク キ の解答群 ① ク xの値に関わらず1より小さい xの値に関わらず1より大きい ②xの値に関わらず1である xの値に応じて, 1より大きい場合と小さい場合がある の解答群 つねにSの方が大きい つねにS=T である (3) 円の型の「セルクル」 で作るクッ キー 100個分の生地と同じ量の生地 を準備する。 この生地から (1) のSが最大の ときの長方形の型の 「セルクル」で 作るクッキーは最大でケ 個で きる。 ただし、生地の厚さはすべて均一 であるとし、切れ端が生じたらもう一度成形して型をとるものとする。 ケ の解答群 83 84 つねにTの方が大きい 定まらない 85 126 127 (第1回4) ⑤ 128 (数学Ⅰ・数学A 第1問は次ページに続く。

回答

参考・概略です

(1) オ[a/2]
  カ[a²/16]

長方形の周の長さ aは、2組の対辺の和なので、
 1つの辺と隣の辺の和が(a/2)となり
 1つの辺をxとすると、0<x<(a/2)

面積Sは、1つの辺xと隣の辺{(a/2)-x}の積で
 S=x{(a/2)-x} を展開・整理し、平方完成をして
 S=-x²+(a/2)x
 S=-{x+(a/4)}²+(a²/16)

(2) キ[xの値にかかわらず1より小さい)]
  ク[つねにTの方が小さい]

円周の長さaのとき、半径r=(a/2π)となるので
 面積T=π(a/2π)²={a²/(4π)}

SとTを考えると
●Sがxの値により変化し、0<S≦(a²/16)
●Tが一定で、T=a²/(4π)

Sの最大値とTの大小を考えると
 分子が等しく、分母が{16>4π}なので、
  (a²/16)<{a²/4π}
 つまり、つねに、S<Tとなるので、
  S/Tは、xの値に関わらず,つねに1より小さくなる

(3) ケ[127]

SとT1個分の量の差が、
 (a²/4π)-(a²/16)=a²(4-π)/16π なので

T100個分の量でS100個分を作ると、25a²(4-π)/4π 余る
 
この量を改めて、(a²/16)ずつ作り直すと
 {25a²(4-π)/4π}÷(a²/16)=100(4-π)/π個
  約 27.32…個 なので

もとの100個と合わせ、127個

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