相似と三平方の定理の問題
、、 の直方体 があります(四角形 が下の面、四角形 が上の面で、, , , はそれぞれ , , , の真上にあります)。
頂点 から、面 と面 の上を通り、辺 上の 1 点を通って頂点 まで糸をかけます。糸の長さが最も短くなるときの、糸の長さは何 cm ですか。
この問題で使うもの
- 立体の表面上の最短経路(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(13 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
立体の表面にかけた糸が最も短くなるときは、展開図の上で糸がまっすぐな線分になります。展開図をかいて三平方の定理を使います。
ヒント 2
面 と面 を広げると、横 、たて の長方形になります。
ヒント 3
展開図で、 と を結ぶ線分は、2 辺が と の直角三角形の斜辺です。
答えと解説
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解説を読む
1. 展開図で考える
糸が通る 2 つの面 と を、辺 でつながったまま 1 つの平面に広げます。すると、横が 、たてが の長方形 になります(展開図の上では , , が一直線に並びます)。
糸の長さが最も短くなるのは、展開図の上で糸が線分 になるときです。
2. 三平方の定理で求める
展開図で、三角形 は の直角三角形で、、 です。
なので
答え:
別解
面 (横 、縦 )と面 (横 、縦 )を辺 でつなげて 1 つの長方形に広げる。横の長さは 、縦は 。 から への糸が最短になるのは展開図上で直線のとき。三平方の定理より 。確かめ: この直線は (横 の位置、高さ から の間)と交わる( のとき高さ )ので辺 上の点を通る。答えは 。