Mathematics
มัธยมปลาย
เคลียร์แล้ว

⑶と⑷教えて欲しいです。

よろしくお願いします🙇‍♀️

1辺の長さが2である正四面体 ABCD において, C4)X SI147 空間図形の計量 また,△BCD は 三角形の外心と1 2 DH = B のを求めよ。 (2) 正四面体 ABCD の体積レ (3) 正四面体 ABCD の外接球の半経R (4) 正四面体 ABCD の内接球の半径r M 3 (1) cosO さらに,右の図 OA = 0 OH = A ゆえに,△OD 次元を下げる 底面高さ R°= ABCD× AH Hはどの位置にあるか? (2) V= (3) 立体のまま考えるのは難しい。 →外接球の中心が含まれる三角形を抜き出して考える。 Action》 空間図形は, 対称面の切り口を考えよ したがって (4) 正四面体に をOとする 四面体の 内接球の 半径の求め方 三角形の 内接円の 半径の求め方 正四面体 AI 面体O'BCD るから 類推 2/2 =4 3 開 (1) △ABC, △BCD は1辺の長さ2の 正三角形であるから よって AM = /3, DM=/3 AAMD において,余弦定理により 2 2 Point 内接円 例題139 では 60° B M H D 考え方で四面 COsé = 1 2./3./3 3 四面体 ABCI AM +DMF- 2-AM-DM cosd = (2) 頂点Aから底面 BCD に下ろした垂線を AH とすると, HはMD上にあり 面体 OABC, の体積をそ AH I MD V= AH= AMsin0 = AM/1-cos'0 BAABH= AACH=L より BH= CH= よって,点Hは正E 形 BCDの外心である ら, HはBCの垂重 分線上にある。 点0から各 -1--26 半径rに等 2,6 V= 3 よって V= 3 2:2-sin60"). 2/6 2,6 2/2 (3) AB=AC= AD=2 であるから,頂点Aから底面 BCD ABCD-AHl 3 3 V= すなわち 3 に下ろした垂線の足HはABCD の外心である。 また これより, ここで,正四面体に外接する球の中心を0とすると, OB= 0C = OD であるから、点0から底面 BCD に「 ABCD -· BC-CDsim/A80 2 1 ろした垂線の足も△BCD の外心となる。 よって,点0は線分 AH 上にある。 三 練習 147 1 250 す のNロセス
また,ABCD は正三角形であり, 正 三角形の外心と重心は一致するから 国147 1辺の長さaの正四面体 OABC がある。OAの中点をL, OBを2:1に内分 する点を M, OCを1:2に内分する点をNとする。ALMN の面積を求めよ。 ゆえに,AODH において三平方の定理により ロ 外接球は Mを通らない から、正弦定理によって Rを求めることはできな いことに注意する。 1点Hは△BCD の重心で あるから DM - 2/3 V3 DH = 3 3 2 O R さらに,右の図において OA = OD =R M H--23 D 3 DH:HM = 2:1 2/6 ーR 3 OH = AH-OA = 4 '2,6 R 2,3 章 R= 3 16 したがって R= 2 (4) 正四面体に内接する球の中心 を0'とする。 正四面体 ABCD の体積は,四 面体O'BCD の体積の4倍であ 9 日Oから4つの面に下 ろした垂線の長さが等し いから, O' によって分け られる4つの四面体の体 積は等しい。 →D るから B 2/2 4(2-2sin60".) 1 *2.2.sin60°r 1 C 3 3 16 よって r= 6 Point 内接円の半径, 内接球の半径 例題139 では三角形に内接する円の半径を求めたが, 同様の 考え方で四面体に内接する球の半径を求めることができる。 四面体 ABCD の内接球の中心を Oとし, 四面体 ABCD, 四 面体 OABC, 四面体 OACD, 四面体 OABD, 四面体 OBCD の体積をそれぞれV, Vi, V2, Va, V. とすると V=V;+V½+Vs+V 点0から各面へ下ろした垂線の長さは, すべて内接する球の 半径rに等しい。よって V=Vi+Vz+Vs+V AA al D B CC 1 1 *r.△ABD+ 3 **ABCD 3 1 *r.AABC+ 3 1 *r. △ACD+ 3 (四面体の体積)= rx (四面体の表面積) これより,四面体に内接する球の半径rを求めることができる。 すなわち a (お茶の水女子大) 251 →p.255 問題147

คำตอบ

✨ คำตอบที่ดีที่สุด ✨

(3)は画像貼りますね。
(4)は、解答にも書いてますが、
正四面体を、O'を頂点にして各面を底面とした4つの三角錐に分割して、その三角錐の高さを求めれば、それが内接球の半径です。
なぜかというと、解説の図で、内接球はO'から下ろした垂線の足Hで△BCDに接するからです。
だから、
 内接球の半径=O'Hをr
 正四面体の体積をV
 正三角形BCDの面積をS
とすると
 V=1/3×S×r ×4 …※
です。
それで正三角形BCDの面積は正三角形ABCの面積と同じで、それは(3)ように貼った画像の①の図から
 S=1/2×BC×AM=1/2×2×√3=√3
と求まります。
また(2)より
 V=2√2/3
なので、これらS,Vを※式に代入して r を求めると
 r=√6/6
となります。

りらん

理解できました!
ありがとうございます☺️

他の問題で分からない所があるんですが質問いいですか?

かき

よかったです🤗
もちろんです。どうぞ。

りらん

この問題の?つけてる部分を教えて欲しいです。

よろしくお願いします🙇‍♀️

かき

画像貼りますね。
このように
OPの長さがOQの長さのt倍、つまり
 OP=tOQ
と考えるとわかりやすいと思います。
例えば t=1/3 とかです。

かき

解答の通りですが、、、
こういう問題のときは、求めたい点を(x, y)と置いて、このx, yを使って元の条件式にあてはめて、x, yの関係式を求める、というのがよいですね。
今回なら点Qを(x, y)と置いて、このx, yを使ってPの座標を表し、Pの満たす式に代入してx, yの関係式を導きます。

りらん

返事遅くなりすみません🙇‍♀️

理解できました☺️ありがとうございました🙏

かき

いえ、よかったです。
またどうぞ🤗

りらん

かきさんの解説めっちゃ分かりやすかったです☺️

また分からない問題あったら頼らせて下さい🥲

かき

ありがとうございます。
もちろんです‼️いつでもどうぞ😊

りらん

かきさん。
解き直ししててまた分からない所でてきました🥲最初に質問した方の問題なんですけど、OとHが同一直線上にあるのは何故ですか、、、?

かき

正四面体の外接球の半径の問題ですね。
画像貼りますね。

りらん

赤線引いた部分でOかHより下に来る事はないんですか、、、?

図形問題苦手て変な質問だったらごめんなさい🙇‍♀️

かき

あ、そうですよねー。そう思われますよね。
ただ、正四面体は球の中に入ってて、A,B,C,Dは等間隔で球面上にありますから、球の中心Oは
必ず、正四面体の内部にあります。
Oから、A,B,C,D へ線分を伸ばすと、半径として等間隔に伸ばせることからも、Oは正四面体の内部の、しかも中心にあることがわかります。
おわかりいただけますか?
もしわからなければ何でも思うことコメントください。

りらん

覚えてしまった方がいいですか、、、?

かき

まぁそうですかねー。
球はまんまるだし、上から見てちょうど真ん中の点に見える直線だったら、必ず球の中心が乗っかってます。
例えばサイコロのような立方体の外接球だったとしたら、立方体の中心が球の中心と一致します。

りらん

なるほど🤔
図を探してみて覚えてしまいます☺️

ありがとうございました🙇‍♀️

かき

「正四面体 外接球」で画像をググると少し参考になりそうな絵がでてきます。
あまりお役に立てなくてごめんなさい🙏

りらん

いえいえ!どう調べたらいいか教えて下さってありがとうございます☺️図を調べたらイメージできてかきさんの言ってる事なんとなく理解できました!

また頼らせて下さい🙇‍♀️

かき

よかったです。
はい、いつでもどうぞ🤗

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