算法少女の幾何学問題 別解
2007.04.07 [Sat] 10:00
三角関数を使わない解法です。
前回のブログを読んでくれた 職業能力開発総合大学校 情報システム工学科 の 大野先生がメールで 同先生の回答 を教えてくれました。
ありゃ、この1ヶ月間に売り上げランキングが だいぶ 落ちましたね。
念のため、問題を再掲しますね。
図のように直角三角形に内接する円(白円)と、その外接円(大円)を考えます。外接円と直角三角形(斜辺は外接円の直径)の底辺に内接する円の最大のもの(黒円)が白円と同じ直径とするとき、外接円(大円)と、これらの円の直径比を求めなさい。ま、同書には、答えが書いてあり、13:4となっていますが、何故なのかは、書いてありません。
yaplogの編集可能時間は30分なんですが、それを超えそうなので、いったん、この状態で「保存」して、朝食の支度をします。(AM 06:10)
「セキュリティ上の理由」という説明ですが、ログインしてアイドルのまま放置して30分経過、なら退去されられても仕方ないけど、必死こいて打ち込んでいる最中に追い出されるなんてたまらないょね、阿呆な仕様だこと。
解答は、その後、編集して出しますね。前回の画と比べて3本の補助線が増えていますが、それがヒントです。
さぁて、朝食も済んだょん。
∠ADOは直角ですから △ADOと△ABCとは相似形で相似比は 1:2 です。したがって、DO = 1/2 * BC
EO = R = ED + DO = 2r + 1/2 * BC (1)
△ABCの面積を S とすると、S = 1/2 * BC * AB ですが、△AJCと△CJBとBJAとの面積の和でもあります。3つの三角形の面積はそれぞれ
△AJC = 1/2 * r * AC = 1/2 * r * 2R
△BJA = 1/2 * r * BA
△CJB = 1/2 * r * CB
したがって、
2S = BC * AB = r (2R + BA + CB) (2)
△AJFと△AJHは合同なので、AF = AH。同様に CH = CG
AB = AF + r
BC = CG + r
なので、AC = 2R = (AB - r) + (BC - r) (3)
以下、(1), (2), (3) から r と R との比を求めます。
(1)から、BC= 2R - 4r (4)
これを(3)に代入すると、2R = (AB - 2r) + 2R - 4r となるので
AB = 6r (5)
(4) と (5) とを (2)に代入すると
6r * (2R - 4r) = r (2R + 6r + 2R - 4r)
整理すると 8R = 26 r つまり R : r = 13 : 4 (QED)
大野先生、有難うございました。
ちなみに、∠BAC ( = θ ) は cosθ = 3 * 4/13 = 12/13 ですから 22.62 ° くらいになります。
結局、3回ログアウトして書き上げました。2時間近く、掛かったかな?
前回のブログを読んでくれた 職業能力開発総合大学校 情報システム工学科 の 大野先生がメールで 同先生の回答 を教えてくれました。
ありゃ、この1ヶ月間に売り上げランキングが だいぶ 落ちましたね。

念のため、問題を再掲しますね。
図のように直角三角形に内接する円(白円)と、その外接円(大円)を考えます。外接円と直角三角形(斜辺は外接円の直径)の底辺に内接する円の最大のもの(黒円)が白円と同じ直径とするとき、外接円(大円)と、これらの円の直径比を求めなさい。ま、同書には、答えが書いてあり、13:4となっていますが、何故なのかは、書いてありません。
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解答は、その後、編集して出しますね。前回の画と比べて3本の補助線が増えていますが、それがヒントです。
さぁて、朝食も済んだょん。

∠ADOは直角ですから △ADOと△ABCとは相似形で相似比は 1:2 です。したがって、DO = 1/2 * BC
EO = R = ED + DO = 2r + 1/2 * BC (1)
△ABCの面積を S とすると、S = 1/2 * BC * AB ですが、△AJCと△CJBとBJAとの面積の和でもあります。3つの三角形の面積はそれぞれ
△AJC = 1/2 * r * AC = 1/2 * r * 2R
△BJA = 1/2 * r * BA
△CJB = 1/2 * r * CB
したがって、
2S = BC * AB = r (2R + BA + CB) (2)
△AJFと△AJHは合同なので、AF = AH。同様に CH = CG
AB = AF + r
BC = CG + r
なので、AC = 2R = (AB - r) + (BC - r) (3)
以下、(1), (2), (3) から r と R との比を求めます。
(1)から、BC= 2R - 4r (4)
これを(3)に代入すると、2R = (AB - 2r) + 2R - 4r となるので
AB = 6r (5)
(4) と (5) とを (2)に代入すると
6r * (2R - 4r) = r (2R + 6r + 2R - 4r)
整理すると 8R = 26 r つまり R : r = 13 : 4 (QED)
大野先生、有難うございました。

ちなみに、∠BAC ( = θ ) は cosθ = 3 * 4/13 = 12/13 ですから 22.62 ° くらいになります。
結局、3回ログアウトして書き上げました。2時間近く、掛かったかな?
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