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■44217 / inTopicNo.1)  球の切り口面積
  
□投稿者/ army 一般人(23回)-(2011/10/24(Mon) 20:13:47)
    簡単な問題で恐縮なのですが、私の解いた結果が正しいか判定して
    頂けないでしょうか。

    問題:x-y-z空間において、円盤D1={(x,y,z)|x^2+y^2=16,z=0}を底面、円D2={(x,y,z)|x^2+y^2=1,z=a}を上面とする円錐台を考える。この円錐台の内部に球
    が、円錐台の底面・上面・側面全てに完全に接しているとき、次の各問に答えよ。

    (1)aの値を求めよ
    (2)D2上の円周上の点A(1,0,a)から点Pが、D1上の円周上の点B(4,0,0)からQが、
    それぞれz軸の正の方向から見て時計回りに同速度でそれぞれの円周上を動く
    ときを考える。円盤D2の中心をM、円盤D1の中心をNとする。
    ∠BNQ=40度の時、PQを通り、MNに平行な平面で球を切った時の切り口の面積を
    求めよ。

    (1)はa=4かと思います。
    (2)は当然切り口は円ですので、真上から見た断面図を用いて26π/7となりまし
    た。

    皆さんの解はどうなるか、もし時間がある方がいらっしゃいましたら解いて頂け
    ないでしょうか。答えが無いので正解なのか確かめる手段がありません。
    お願い致します。

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■44218 / inTopicNo.2)  Re[1]: 球の切り口面積
□投稿者/ X 軍団(108回)-(2011/10/25(Tue) 10:39:25)
    (1)
    それで問題ないと思います。

    (2)
    条件により点P、Qを通り、線分MNに平行な平面は
    ∠BNQの大きさによらず必ず直線MN(つまりz軸)を含みます。
    よって問題の球の断面は球の中心をその中心とする円ですので
    (1)の結果より半径は2となり、その面積は4πです。
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■44219 / inTopicNo.3)  Re[2]: 球の切り口面積
□投稿者/ army 一般人(24回)-(2011/10/25(Tue) 17:31:49)
    No44218に返信(Xさんの記事)
    > (1)
    > それで問題ないと思います。
    >
    > (2)
    > 条件により点P、Qを通り、線分MNに平行な平面は
    > ∠BNQの大きさによらず必ず直線MN(つまりz軸)を含みます。

    ご回答ありがとうございます。なぜでしょうか。
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■44220 / inTopicNo.4)  Re[1]: 球の切り口面積
□投稿者/ X 軍団(109回)-(2011/10/25(Tue) 19:42:35)
    (2)
    ∠BNQ=θ
    と置くと、条件により
    Q(4cosθ,4sinθ,0)
    P(cosθ,sinθ,4)
    ここで問題の平面は直線MN、つまりz軸に平行ですので
    その法線ベクトルのz成分は0。従って平面の方程式は
    平面が点Pを通ることから
    a(x-cosθ)+b(y-sinθ)=0 (A)
    と置くことができます。
    これが点Qを通ることから
    acosθ+bsinθ=0 (B)
    (A)(B)より平面の方程式は
    xsinθ-ysinθ=0
    よってこの平面はθの値によらず、直線x=y=0、つまりz軸を含みます。
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■44222 / inTopicNo.5)  Re[2]: 球の切り口面積
□投稿者/ らすかる 一般人(14回)-(2011/10/25(Tue) 22:06:22)
    > Xさん
    「同角速度」ではなく「同速度」なので、Pは違うのでは?
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■44223 / inTopicNo.6)  Re[2]: 球の切り口面積
□投稿者/ army 一般人(25回)-(2011/10/25(Tue) 23:39:46)
    No44220に返信(Xさんの記事)
    > (2)
    > ∠BNQ=θ
    > と置くと、条件により
    > Q(4cosθ,4sinθ,0)
    > P(cosθ,sinθ,4)
    > ここで問題の平面は直線MN、つまりz軸に平行ですので
    > その法線ベクトルのz成分は0。従って平面の方程式は
    > 平面が点Pを通ることから
    > a(x-cosθ)+b(y-sinθ)=0 (A)
    > と置くことができます。
    > これが点Qを通ることから
    > acosθ+bsinθ=0 (B)
    > (A)(B)より平面の方程式は
    > xsinθ-ysinθ=0
    > よってこの平面はθの値によらず、直線x=y=0、つまりz軸を含みます。


    ご回答ありがとうございます。らすかるさんもご指摘のように、これは同速度
    で同角速度ではありませんでした。私の書き方が不十分で申し訳ありません。
    もし同角速度ですと余りにも問題が簡単すぎますので(駿台模試の問題です)あ
    り得ないとの考えもあります。
    同速度として考えると私は26π/7となりました(断面の円の半径を求める過程で
    少し面倒でしたが、きちんと出せました。)
    お手数ですが、再度ご意見をお聞かせください。
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■44228 / inTopicNo.7)  Re[1]: 球の切り口面積
□投稿者/ X 軍団(110回)-(2011/10/27(Thu) 16:28:30)
    2011/10/27(Thu) 19:59:23 編集(投稿者)

    >>らすかるさんへ
    ご指摘ありがとうございます。
    >>armyさんへ
    ごめんなさい。うっかり角速度と速度を混同していました。
    改めて、xy平面に平行な平面による断面で考えてみましたが
    こちらの計算では求める面積は
    24π/7
    (つまり断面の円の半径は√(24/7))
    となりました。
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■44237 / inTopicNo.8)  Re[2]: 球の切り口面積
□投稿者/ army 一般人(26回)-(2011/11/12(Sat) 23:57:31)
    返事が遅くなりまして大変失礼を致しました。
    参考にさせていただきます。ありがとうございました。
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■44797 / inTopicNo.9)  素人娘とヤルお仕事
□投稿者/ 海奈江 一般人(1回)-(2012/09/29(Sat) 21:03:05)
http://www1.cwca.mobi
解決済み!
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