京大理系数学'08年甲[6]
空間内に原点Oを中心とした半径1の球面Sを考え、S上の2点をA,Bとする。で与えられる平面でSを切った切り口の円において、AとBを結ぶ弧のうち短い方の長さをとする。また3点O,A,Bを通る平面でSを切った切り口の円において、AとBを結ぶ弧のうち短い方の長さをとする。このときを証明せよ。
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
解答 複雑そうに見えますが、2つの円を同一平面上に描いてしまえば、明らかです。
平面でSを切った切り口の円(右図で橙色の円)をとします。S上の2点A,Bはいずれもz座標がなので、上の点です。また、の半径は、です。
3点O,A,Bを通る平面でSを切った切り口の円(右図で水色の円)をとします。A,Bは当然上の点です。また、Sの中心を通る平面で切った切り口の円なので、の半径は1です。
右下図のように、,をA,Bで交差させるように同一平面上に描けば、は明らかですが、ここでは計算してみます。
(空間座標を参照)よって、平面とz軸との交点をPとして、PA=PB=AB=より、∠APB=
∴ (弧長の公式は、一般角を参照) また、∠AOB=θ とおくと、θ は鋭角で、三角形AOBにおいて余弦定理より、
()より、
∴ (証明終)
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
京大理系数学TOP 数学TOP TOPページに戻る
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
各問題の著作権は
出題大学に属します。©2005-2024(有)りるらる 苦学楽学塾 随時入会受付中!理系大学受験ネット塾苦学楽学塾(ご案内はこちら)ご入会は、
まず、こちらまでメールを
お送りください。