イマセン第22回 ベクトルをつなぐ 〜その1〜

 

 今回は数学3Cを利用する理系難関校志望者を対象にしたいと思う。

 曲線の式や図がすでに与えられていれば、面積や体積を積分を用いて求めることはできるが、その式を自分で作らなくてはならない場合、それとは別の大きな難しさが存在する。今回はそんな問題を扱ってみよう。

 

 問題

1.原点 O を中心とする半径 1 の円に糸が巻きつけられていて、糸の端は点 A にあり、反時計回りにほどける。いま糸をたわむことなくほどいていき、その糸と円の接点を Q とし、 とする。さらに、ほどかれた糸の端の座標を P とする。このとき、 の関数で表せ。

 

2. 原点 O を中心とする半径 1 の円周上に動点 Q がある。Q は第1象限にある円周上を点A から点B まで動くとし、 とする。さらに、点 Q を中心として線分 OQ と時計回りに角 をなす長さ 1 の線分 QP を考え、P とする。このとき、 の関数で表せ。

 

 Hint: 次のFactが成り立つことを利用しよう。

 

 <Fact>点 O を原点とする座標平面上の点 P に対し、線分 OP の長さを ,線分 OP が 軸正の向きとなす角を とするとき、

     ,  すなわち、

 が成り立つ。このとき、絶対値偏角という。

 ただし偏角は、 軸正の向きから反時計回りに測るとき正、時計回りに測るとき負である。

 

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