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相似と三平方の定理の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル中学数学 相似と三平方の定理

中心が 、半径が の球があります。この球を、中心 からの距離が である平面で切りました。このとき、切り口の円の面積は何 か求めなさい。ただし、円周率は とします。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(11 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 四則の混じった計算の順序
  2. 三角形・四角形の面積
  3. 分数のたし算・ひき算
  4. 小数の四則計算
  5. 正負の数の加法・減法
  6. 分数のかけ算・わり算
  7. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  8. 約数の見つけ方
  9. 素因数分解と約数の個数
  10. 平方根の意味と根号の簡単化
  11. 三平方の定理

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

球の中心から切り口の平面に垂線をひくと、その足は切り口の円の中心になります。

ヒント 2

球の中心、切り口の円の中心、切り口の円周上の 点を結ぶと、直角三角形ができます。斜辺は球の半径です。

ヒント 3

切り口の円の半径を とすると、 です。

答えと解説

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解説を読む

中心 から切り口の平面に垂線をひき、平面との交点を とします。 は切り口の円の中心で、 です。

切り口の円周上の点を とすると、 は球の半径なので です。 は平面に垂直なので です。

で三平方の定理より

なので です。これが切り口の円の半径です。

よって、切り口の円の面積は

別解

切り口の円の中心を H とすると OH cm で OH は切り口の平面に垂直。切り口の円周上の点 P をとると、OP cm(球の半径)で △OHP は OHP の直角三角形。
三平方の定理より HP cm。これが切り口の円の半径。
面積は cm。
検算: 。

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