関数の問題
長方形 があり、、 である。点 は頂点 を出発し、長方形の辺上を の順に毎秒 の速さで動き、頂点 で止まる。点 が を出発してから 秒後の の面積を とする。ただし、 とする。
となる の値を、小さい順に求めよ。
この問題で使うもの
- 動く点と面積の変化(説明と入口の問題)
- 三角形・四角形の面積(説明と入口の問題)
- 速さ・時間・道のりの関係(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(17 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
点 が辺 、辺 、辺 のどこにあるかで場合分けし、それぞれ を の式で表そう。
ヒント 2
の底辺を と見ると、高さは から辺 までの距離になる。 が辺 上なら高さは 、辺 上なら高さは である。
ヒント 3
では 、 では 、 では となる。それぞれで を解き、 の範囲に合うか確かめよう。
答えと解説
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解説を読む
点 が動く道のりは なので、 に着くのは 秒後である。 の底辺を と考え、点 がどの辺上にあるかで場合分けする。
(1) 点 が辺 上にあるとき()
で、これが底辺 に対する高さになるから
とすると より 。これは を満たす。
(2) 点 が辺 上にあるとき()
高さはつねに だから
で一定。 にはならない。
(3) 点 が辺 上にあるとき()
が進んだ道のりは なので、。これが高さになるから
とすると より 、。これは を満たす。
よって、求める の値は小さい順に 、 である。
別解
AD BC cm。P が A, B, C, D にいる時刻は、それぞれ 秒、 秒(AB)、 秒(BC)、 秒(CD)。
(1) (P が AB 上): AP cm、底辺 AD cm、高さ AP なので 。 より 。これは を満たす。
(2) (P が BC 上): AD を底辺とすると高さは AB cm で一定なので 。 にはならない。
(3) (P が CD 上): PD cm、AD DC なので 。 より 。これは を満たす。
答えは 。
検算: のとき AP 、。 のとき PD 、。