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空間図形の問題

難易度 1教科書の例題レベル中学数学 空間図形

頂点が 、底面の半径が 、母線の長さが の円錐があります。底面の円周上の点 から、円錐の側面にそって糸を 1 周巻きつけて、もとの点 までもどします。糸の長さがもっとも短くなるときの糸の長さは何 ですか。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(20 技能)

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

円錐の側面の展開図(おうぎ形)をかき、最短の糸を展開図の上の線分(おうぎ形の弦)として考えます。

ヒント 2

展開図のおうぎ形の中心角は で求められます。

ヒント 3

中心角は なので、弦は等しい 2 辺が の直角二等辺三角形の斜辺になります。

答えと解説

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解説を読む

円錐の側面を、母線 で切って開くと、半径 のおうぎ形になります。このとき点 はおうぎ形の弧の両端の 2 点に分かれます。これを , とします。

おうぎ形の中心角は

です。

側面にそって 1 周巻きつけた糸は、展開図では から までの線になります。もっとも短くなるのは、これが線分 になるときです。

三角形 は 、 の直角二等辺三角形なので、三平方の定理より

なので

答えは です。

別解

側面の展開図はおうぎ形で、半径 、中心角は 。糸は展開図上で、おうぎ形の両端の半径の端どうし( と )を結ぶ線分が最短。 は の直角二等辺三角形なので 。確かめ: 。答えは 。

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