1辺80mmの正方形から、1辺40mmの正方形を切り取った図形の重心を求める問題です。正方形の中心線をX軸、左辺をY軸とする座標系が与えられています。

幾何学重心面積座標図形
2025/5/1

1. 問題の内容

1辺80mmの正方形から、1辺40mmの正方形を切り取った図形の重心を求める問題です。正方形の中心線をX軸、左辺をY軸とする座標系が与えられています。

2. 解き方の手順

重心を求めるために、以下の手順で計算を行います。
(1) 大きい正方形(A1)の中心G1の座標(x1x_1, y1y_1)を求めます。
(2) 小さい正方形(A2)の中心G2の座標(x2x_2, y2y_2)を求めます。
(3) それぞれの正方形の面積A1, A2を求めます。
(4) 図形の面積Aを計算します(A=A1-A2)。
(5) x座標の重心位置を計算します。x=A1x1A2x2Ax = \frac{A_1 x_1 - A_2 x_2}{A}
(6) y座標の重心位置を計算します。y=A1y1A2y2Ay = \frac{A_1 y_1 - A_2 y_2}{A}
詳細な計算:
(1) 大きい正方形の中心G1の座標は、x軸、y軸の中心なので、
x1=40x_1 = 40 mm
y1=40y_1 = 40 mm
(2) 小さい正方形の中心G2の座標は、x軸からの距離が30mm、正方形の半分20mmを足して、
x2=40+20=60x_2 = 40 + 20 = 60 mm
y2=40y_2 = 40 mm
(3) 大きい正方形の面積A1, 小さい正方形の面積A2は、
A1=802=6400A_1 = 80^2 = 6400 mm2^2
A2=402=1600A_2 = 40^2 = 1600 mm2^2
(4) 図形の面積Aは、
A=A1A2=64001600=4800A = A_1 - A_2 = 6400 - 1600 = 4800 mm2^2
(5) x座標の重心位置は、
x=A1x1A2x2A=6400×401600×604800=256000960004800=1600004800=100333.33x = \frac{A_1 x_1 - A_2 x_2}{A} = \frac{6400 \times 40 - 1600 \times 60}{4800} = \frac{256000 - 96000}{4800} = \frac{160000}{4800} = \frac{100}{3} \approx 33.33 mm
(6) y座標の重心位置は、y1y_1y2y_2がX軸上にあるため、
y=40y = 40 mm

3. 最終的な答え

x = 33.33 mm
y = 40 mm

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