図形と三角関数の問題

このQ&Aのポイント
  • 三角形ABCの要素や正方形PQRSの関係を利用して、二等辺三角形の一辺の長さと正方形の一辺の長さを導出する問題。
  • 問題(1)では、二等辺三角形の一辺の長さを角度θを用いて表す方法を求める。問題(2)では、正方形の一辺の長さが最大になるための辺BCの長さを求める。
  • 一方、問題(1)の解答に関して、解き方におかしい点や答えの妥当性について確認したい。また、問題(2)に対する解答と解き方を教えてほしい。
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図形と三角関数の問題

三角形ABCはAB=AC=1を満たす二等辺三角形である。さらに、正方形PQRSは辺PQが辺BC上にあり、頂点R、Sがそれぞれ辺AC、AB上にある。 (1)∠B=θとする。正方形PQRSの一辺の長さをθを用いて表せ。 (2)正方形PQRSの一辺の長さが最大になるような辺BCの長さを求めよ。 自分なりに解いてみて、 (1)はBS=xとして、 BC=xcosθ+xsinθ+xcosθ=2cosθ を解いてxを求め、それから xsinθ(一辺の長さ)=sin2θ/2cosθ+sinθ となったのですが、答えは合ってるでしょうか? または、答えの出し方におかしな点はありませんか? また(2)は(1)の答えの最大値を求め、そこからθを求め、BC=2cosθに代入しようとしたのですが、 (1)の増減表使おうとしたり、式の整理をしようとしたのですが、うまくまとめられませんでした。 (2)の解答及び解き方もお願いしたいです。

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  • nag0720
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回答No.1

(1)は合っています。 (2)は、微分を使って極値を求めましょう。 sin2θ/(2cosθ+sinθ) を微分してもいいですが、 sin2θ/(2cosθ+sinθ)=1/(1/sinθ+1/(2cosθ)) であり、1/sinθ+1/(2cosθ)の最小値を求めることと同じなので、これを微分して、 (1/sinθ+1/(2cosθ))'=-cosθ/sin^2θ+sinθ/(2cos^2θ)=0 より、 tan^3θ=2 tanθ=2^(1/3) cosθ=1/√(1+2^(2/3)) BC=2/√(1+2^(2/3))

arcturus12
質問者

お礼

ありがとうございます。 言われた通り計算して答えを出してみたいと思います。

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