各校の入試問題から」カテゴリーアーカイブ

平面図形の問題

2013年灘一日目の問題です。


図の直角三角形ABCで、Mは辺ABの真ん中の点です。またアの角度は15度、ACとMDの長さはともに5㎝です。イの角の大きさとBDの長さを求めなさい。


まずMからBDに垂線を下ろし、その交点をNとします。
MがABの中点ですからMN=5÷2=2.5cm
したがって三角形NMDは正三角形の半分の直角三角形になるので、角MDN=30°
角ADC=90-15=75°ですからイは180-30-75=75°
(答え)イ 75°

三角形MNDと相似な直角三角形を三角形ACPとします。
(もしくはAからMDに平行に線を引いてBCの延長線との交点をPとしても同じです。)

このとき、角PAD=60+15=75° 角ADP=75°ですからAP=DP
三角形MNDと三角形ACPの相似比は1:2 したがってAP=DP=10cm
DはBPの中点になるので、BD=10cm
(答え)10cm

「映像教材、これでわかる比と図形」(田中貴)

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力のつりあいの問題

2013年灘中学の問題です。


図のように縦と横の長さの比が1:2の長方形の板を、小さな台の上に、台の左右の板の面積が等しくなるように立ててのせました。すると板は回転することなく、つりあって静止しました。(縦の点線は板を4等分する線、横の点線は板を2等分する線)

板は台を支点に回転できるものとして、以下の問いに答えなさい。

問1 板を手で支えて、図1のように台の左右の板の面積をそれぞれ半分にするように、板を切り取りました(斜線部分が取り除いた部分)。このとき手をはなすと板はどうなりますか。次のア~ウから選び、記号で答えなさい。

  ア 静止し続ける   イ 時計回りに回転する   ウ 反時計回りに回転する

間2 板を手で支えて、図2のように台の左右の板の面積をそれぞれ半分にするように、板を切り取りました。このとき手をはなすと板はどうなりますか。
 問1のア~ウから選び、記号で答えなさい。

問3 板を手で支えて、図3~図5のように、台の左右の板の面積をそれぞれ半分にするように、板を切り取ったものを3種類作りました。このとき手をはなすとどうなりますか。それぞれ問1のア~ウから選び、記号で答えなさい。


すべての場合で右も左も重さは同じ正方形2枚分です。したがってその2枚分の重心がどこにくるかを考えれば良いことになります。重心が遠い方の回転力が勝りますから左側が遠ければ反時計周りにまわり、右側が遠ければ時計回りになることになります。

図1の場合は、図6のように青い三角形があればつりあいますが、それが右側にずれているので、重心は右側の方が遠くなりますから、時計回りに回ります。

図6

図2の場合は、図7のように青い長方形であればつりあいますが、それが右側にずれているので、やはり重心は右側の方が遠くなりますから、時計回りに回ります。

図7

図3の場合は、残った部分で考えると複雑ですが図8のように切り取った三角形で考えるとともに両端の縦の線を底辺として、高さがBO、OCの三角形ですからこの2つの三角形の重心が同じなので、残りの重心も同じになると考えられます。したがってこの場合はつりあいます。

図8

以下のように考えてもいいでしょう。全く同じ三角形を左右にとってみると、残るのはアとイですが、同じ底辺の位置、同じ高さですからアとイの重心の位置はやはり同じになるので、つり合うと考えられます。

図4の場合は、同じものを図9のように取り除くとウの長方形とエの三角形ではウの長方形の重心が遠くなるので、これは反時計回りに回ることになります。

図9

最後に図5ですが、なるべく同じ形を左右に残して切っていくと、図10のようにそれぞれ直角三角形が2つ残ります。これを図のようにずらしてみると、2つの合計はともに同じ重心の位置にあることがわかります。
したがって図5は静止することになります。

図10

答えは以下の通りです。
(解答)
(1)イ
(2)イ
(3)図3 ア 図4 ウ 図5 ア


「映像教材、これでわかる力のつりあい」(田中貴)

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平面図形の問題

2013年駒場東邦の問題です。


1辺の長さが12cmの正方形ABCDがあり、図1のようにBを中心とする半径BDの円と直線BCの延長線との交点をEとします。BEを二等分する点をMとするとき、Bを中心とする半径BMの円をかき、BA、BDとの交点をそれぞれF、Gとします。このとき次の問いに答えなさい。ただし、円周率は3.14とします。

図1

(1)図1の斜線部の面積を求めなさい。

(2)Gを通りABに垂直な直線とABとの交点をHとするとき、GHの長さを求めなさい。

(3)ABを直径とする円をかくとき、図2の斜線部の面積を求めなさい。

図2


(1)MはBEの中点ですから、おおぎ形BGMとおおぎ形BDEの面積比は1:4です。
角DBCは45°ですから、BD×BD=12×12×2=288
したがっておおぎ形BGMの面積は288×3.14÷8÷4=28.26
(答え)28.26cm2

(2)
図3

GHはADの半分になるので12÷2=6cm
(答え)6cm

(3)
図4
斜線部は4分の1円AHG+直角二等辺三角形HGB-おおぎ形FBGになるので、
6×6×3.14÷4+6×6÷2-9×3.14=18
(答え)18㎝2

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