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■22564 / inTopicNo.1)  立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
  
□投稿者/ ouo 一般人(1回)-(2007/03/02(Fri) 20:55:38)
    直交座標系O-xyzにおいて、点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α (0<α<π)が一定であるとして、この点Pが作る立体の表面積を求めよ。

    ご教授お願いいたします。
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■22571 / inTopicNo.2)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ けにい 一般人(1回)-(2007/03/03(Sat) 00:23:51)
    円周角の定理を用いると、平面 z = 0 による曲面の断面は

    中心:
    半径:

    の円となります。曲面はこの円を 軸に関して回転させた
    立体の表面なので、パラメータ表示

    を得ます。ここで , です。
    面素 はベクトル
    との外積で求まります。くくれる因数をくくっておくと計算が楽でしょう。
    恐らく です。後は面素
    を上の範囲で積分すれば表面積が出るはずです。
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■22572 / inTopicNo.3)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ けにい 一般人(2回)-(2007/03/03(Sat) 00:31:30)
    訂正です。
    >中心:
    ではなく
    中心:
    でした。
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■22577 / inTopicNo.4)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ ouo 一般人(2回)-(2007/03/03(Sat) 08:57:35)
    返信ありがとうございます。

    中心と半径はどのようにして求めたのでしょうか?
    あと、角αは、鋭角と鈍角で解が異なるみたいです。
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■22578 / inTopicNo.5)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ X 付き人(69回)-(2007/03/03(Sat) 09:55:03)
    横から失礼します。

    >>中心と半径はどのようにして求めたのでしょうか?
    平面z=0に対する断面の中心をO'とすると、円周角により
    ∠AO'B=2α
    又、A,Bの対称性により
    O'はy軸上にあり (A)
    ∠AO'O=∠AO'B/2=α (B)
    (A)(B)から△AOO'に注目すれば、O'の座標と、断面の半径AO'が求められます。

    >>あと、角αは、鋭角と鈍角で解が異なるみたいです。
    こちらで重積分では無く、一変数の積分を使う方法で計算しましたが
    αが鋭角、鈍角に関係なく、表面積Sは
    S=4π{(a/sinα)^2}{sinα+(π-α)cosα}
    となりました。

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■22579 / inTopicNo.6)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ けにい 一般人(4回)-(2007/03/03(Sat) 10:57:11)
    X さん、解説ありがとうございます。

    >あと、角αは、鋭角と鈍角で解が異なるみたいです。
    確かに、鈍角では積分範囲が

    になりますね。気付きませんでした。例の 断面の
    円が 軸の周りに回転したとき、 鋭角ならば
    上側の部分が、 鈍角ならば下側の部分がそれぞれ
    立体表面として生きてくるからです。
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■22580 / inTopicNo.7)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ けにい 一般人(5回)-(2007/03/03(Sat) 12:26:21)
    2007/03/03(Sat) 16:06:40 編集(投稿者)

    最後まで計算してみると

    鋭角のとき
    鈍角のとき

    となりました。

    P.S. ↑鈍角のときは間違いです。削除してください。
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■22583 / inTopicNo.8)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ X 付き人(71回)-(2007/03/03(Sat) 13:16:25)
    >>けにいさんへ
    その結果だとαが鈍角のときに
    S<0
    になってしまいますよ。
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■22584 / inTopicNo.9)  Re[2]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ ouo 一般人(3回)-(2007/03/03(Sat) 14:22:05)
    できましたら図で描写してもらえるとありがたいです・・。

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■22586 / inTopicNo.10)  Re[1]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ けにい 一般人(6回)-(2007/03/03(Sat) 15:33:01)
    2007/03/03(Sat) 15:51:49 編集(投稿者)
    2007/03/03(Sat) 15:35:59 編集(投稿者)

    私が勘違いしていました。α鈍角でも区別ないようです。
    X さんの回答で良いと思います。
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■22914 / inTopicNo.11)  Re[2]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ ouo 一般人(18回)-(2007/03/14(Wed) 21:45:28)
    ふるいのあげてすみません。

    >>平面z=0に対する断面の中心をO'とすると、円周角により
    >>∠AO'B=2α
    >>又、A,Bの対称性により
    >>O'はy軸上にあり (A)
    >>∠AO'O=∠AO'B/2=α (B)
    >>(A)(B)から△AOO'に注目すれば、O'の座標と、断面の半径AO'が求められます。

    すみません、やっぱりわかりません。


    中心は、
    ある点P(x,y,z)を取ると、
    内積 cosα=(x^2+y^2+z^2-a^2)/√{(x-a)^2+y^2+z^2}√{(x+a)^2+y^2+z^2}
    で、x=0, z=0を考え、
    円周角の定理を使うと、中心y=a/tanα が求められました。

    でも、このyの値というのは、
    x軸からのyの距離じゃないんですよね。

    もし距離ならば、cosα=(x^2+y^2+z^2-a^2)/√{(x-a)^2+y^2+z^2}√{(x+a)^2+y^2+z^2}
    で、x=0,z=0を考えて、yがでます。
    そこで、中心(x軸から?)の距離の分を引くと、半径が出るはずなのですが、
    どうもでないですね。

    図から明らかかもしれないですが、、
    x軸からyの距離がa/tanα じゃないですよね・・。

    半径はどうやって求めるんでしょう・・。


    半径さえ出れば、
    x^2+(y-a/tanα)^2=半径^2で、
    x:-a〜aで、普通の回転体の表面積で計算可能になるんですが・・。

    またすみませんが、ご教授お願いいたします。
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■22933 / inTopicNo.12)  Re[3]: 立体の表面積:点A(a,0,0)と点B(-a,0,0)と点Pのなす角∠APB=α
□投稿者/ ouo 一般人(19回)-(2007/03/15(Thu) 03:49:47)
    すみません、解決しました。。
解決済み!
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