三角形ABCにおいて、AB=4, AC=3のとき、BCの長さを求める問題です。ただし、三角形の種類(直角三角形など)や角度の情報がないため、BCの長さの範囲を求めることになります。

幾何学三角形辺の長さ余弦定理三角形の成立条件
2025/6/30

1. 問題の内容

三角形ABCにおいて、AB=4, AC=3のとき、BCの長さを求める問題です。ただし、三角形の種類(直角三角形など)や角度の情報がないため、BCの長さの範囲を求めることになります。

2. 解き方の手順

三角形の成立条件を利用します。三角形の3辺の長さをa, b, cとすると、
ab<c<a+b|a - b| < c < a + b
という関係が成り立ちます。
この問題では、AB=4, AC=3なので、BCの長さをxとすると、
43<x<4+3|4 - 3| < x < 4 + 3
1<x<71 < x < 7
この範囲が分かります。しかし、具体的な角度の情報がないため、余弦定理を用いると、
BC2=AB2+AC22ABACcosABC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos A
x2=42+32243cosAx^2 = 4^2 + 3^2 - 2 \cdot 4 \cdot 3 \cdot \cos A
x2=16+924cosAx^2 = 16 + 9 - 24 \cos A
x2=2524cosAx^2 = 25 - 24 \cos A
ここで、1cosA1 -1 \le \cos A \le 1 なので、
2424cosA24 -24 \le -24 \cos A \le 24
したがって、
2524x225+2425 - 24 \le x^2 \le 25 + 24
1x2491 \le x^2 \le 49
1x71 \le x \le 7
xxは1より大きく7より小さいので,cosA=1\cos A =1の時最小値x=1x=1,cosA=1\cos A = -1の時最大値x=7x=7になります.
cosA=1\cos A = 1 のとき,x2=1x^2 = 1 よって,x=1x = 1
cosA=1\cos A = -1 のとき,x2=49x^2 = 49 よって,x=7x = 7
三角形が成立するためには、1<x<71 < x < 7である必要があります。
ここではx2x^2を求めるので、余弦定理の式を考えます。
BC2=AB2+AC22ABACcosABC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 AB AC \cos A
BC2=42+32243cosABC^2 = 4^2 + 3^2 - 2 \cdot 4 \cdot 3 \cos A
BC2=16+924cosA=2524cosABC^2 = 16 + 9 - 24 \cos A = 25 - 24 \cos A
cosA\cos A の範囲は 1cosA1-1 \le \cos A \le 1なので、
cosA=1\cos A = -1 のとき、BC2=2524(1)=25+24=49BC^2 = 25 - 24(-1) = 25 + 24 = 49
cosA=1\cos A = 1 のとき、BC2=2524(1)=2524=1BC^2 = 25 - 24(1) = 25 - 24 = 1
したがって、1BC2491 \le BC^2 \le 49 となり、BC2BC^2 の最小値は1、最大値は49となります。
余弦定理より、BCの長さは 2524cosA \sqrt{25-24cosA} となるので, ア は 2524cosA25-24cosA です.
またcosAの範囲が-1から1なので、BC2BC^2の取りうる値の範囲は 1から49となります。
したがって、BCの長さの取りうる値の範囲は 1から7となります。
cosA=1\cos A = -1 の時、BC=7
cosA=1\cos A = 1 の時、BC=1
三角形の成立条件より,ABAC<BC<AB+ACAB-AC<BC<AB+AC つまり、1<BC<71<BC<7
BC2=2524cosABC^2=25-24\cos A

3. 最終的な答え

49

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