A地点からB地点まで行く方法として、ABを直径とする半円の弧(ア)と、AP、PBをそれぞれ直径とする2つの半円の弧を合わせたもの(イ)の2つのコースがある。AB = 8a mとして、アとイではどちらが短いか、または等しいかを答え、理由を説明する問題。ただし、PはAP:PB = 1:3の地点である。

幾何学弧の長さ幾何学的考察
2025/7/21

1. 問題の内容

A地点からB地点まで行く方法として、ABを直径とする半円の弧(ア)と、AP、PBをそれぞれ直径とする2つの半円の弧を合わせたもの(イ)の2つのコースがある。AB = 8a mとして、アとイではどちらが短いか、または等しいかを答え、理由を説明する問題。ただし、PはAP:PB = 1:3の地点である。

2. 解き方の手順

まず、それぞれのコースの長さを計算する。
AP:PB = 1:3より、AP = 14\frac{1}{4}AB、PB = 34\frac{3}{4}ABとなる。
AB = 8a mより、AP = 2a m、PB = 6a mとなる。
コースアは、直径ABの半円の弧の長さである。
半円の弧の長さは、直径 ×π÷2\times \pi \div 2で求められるので、コースアの長さは、
8a×π÷2=4aπ8a \times \pi \div 2 = 4a\pi
コースイは、直径APの半円の弧の長さと、直径PBの半円の弧の長さを足したものである。
直径APの半円の弧の長さは、2a×π÷2=aπ2a \times \pi \div 2 = a\pi
直径PBの半円の弧の長さは、6a×π÷2=3aπ6a \times \pi \div 2 = 3a\pi
よって、コースイの長さは、aπ+3aπ=4aπa\pi + 3a\pi = 4a\pi
コースアとコースイの長さはどちらも 4aπ4a\pi で等しい。

3. 最終的な答え

答え:等しい
理由:コースアの長さは、直径8a mの半円の弧の長さなので、8a×π÷2=4aπ8a \times \pi \div 2 = 4a\pi。コースイの長さは、直径2a mの半円の弧の長さと直径6a mの半円の弧の長さを足したものなので、2a×π÷2+6a×π÷2=aπ+3aπ=4aπ2a \times \pi \div 2 + 6a \times \pi \div 2 = a\pi + 3a\pi = 4a\pi。よって、どちらのコースも長さは等しい。

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