割合と比の問題
あるボールを床から真上のある高さのところで静かにはなすと、ボールは床ではね返り、はなした(または落ちてきた)高さの の高さまで真上にはね上がります。はね上がったボールは、そのまま真下に落ちてまた床ではね返り、これをくり返します。
このボールをある高さからはなしたところ、はなしてから床に 3 回目に当たるまでに、ボールが上下に動いた道のりの合計は 730 cm でした。はじめにボールをはなした高さは何 cm ですか。
この問題で使うもの
- 相当算(説明と入口の問題)
- 割合の基本(もとにする量・くらべる量)(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 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
はじめの高さを、 を 2 回かけても整数になる数(たとえば )とおいて、それぞれの高さを比で表してみましょう。
ヒント 2
床に 3 回目に当たるまでに、ボールは「はじめに落ちる」「1 回目のはね上がりと落下」「2 回目のはね上がりと落下」の 3 つの動きをします。はね上がった分は、同じ長さだけ落ちることに注意しましょう。
ヒント 3
はじめの高さを とすると、はね上がる高さは 、 です。道のりの合計は にあたり、これが 730 cm です。
答えと解説
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解説を読む
はじめの高さを とおいて考えます( を 回かけても割り切れるように、 にします)。
1 回目にはね上がる高さは 、2 回目にはね上がる高さは です。
床に 3 回目に当たるまでのボールの動きは、次のとおりです。
- はじめの高さから床まで落ちる:
- 1 回目にはね上がって、また床まで落ちる:
- 2 回目にはね上がって、また床まで落ちる(ここで 3 回目に床に当たる):
道のりの合計は
で、これが 730 cm にあたります。
したがって、 にあたる長さは
です。はじめの高さは にあたるので
(確かめ) cm からはなすと、 cm、 cm とはね上がるので、道のりは (cm) となり、合っています。
答えは 250 cm です。
別解
はじめの高さを 1 とします。
1 回目に床に当たるまでに落ちる道のり: 1。
1 回目の後、 の高さまで上がって同じだけ落ちる(2 回目に当たる): 。
2 回目の後、 の高さまで上がって同じだけ落ちる(3 回目に当たる): 。
3 回目に当たるまでの合計は 。
これが 730 cm なので、はじめの高さは 。
検算: 250 cm → 落ちる 250、上がる 150、落ちる 150、上がる 90、落ちる 90。合計 で一致する。