数学に挑戦! 2
.com.com (2006/03/06(Mon) 17:04:14)
2006/03/09(Thu) 14:05:08 編集(投稿者)
2006/03/06(Mon) 19:56:44 編集(投稿者)
CHOPINさんがSec.4(以下Sectionをこう表記します)の別解を答えてくれたので
「1文字加えて 10」と同時掲載ができました!
では、早速生きましょう!(ぁ、変換ミスった)
注意!
別解確認のため、答えは暗号化しないでください!
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Section 1 規則を探せ!
式の規則を見つけ、8番目の式の結果を答えてください。
9◆4=1 12◆3=3 50◆32=2 16◆1=9
16◆4=4 100◆49=9 4◆1=1 36◆25=?
Section 2 符号を埋めろ!
■に「+」「−」「*」「/」の符号を埋めてください。
32■16■8=4■2/1
Section 3 覆面算を解け!
TRICK
+ OR
――――――
TREAT
ACEIKORTに1〜8の数を入れてください。
このとき、ACEIKORTをお答えください。
なお、不安な方は全て埋めた式をお答えてくださっても構いません。
Section 4 証明せよ!
[問題]以下の方法で長方形から正三角形を作ることができる。
1 長方形をABCDとおく。
2 辺ADと辺BCが重なるように折る。この折り目をEFとする。
3 頂点Aが辺EFに重なるように折る。この折り目をGBとする。
4 頂点Aと辺EFの交点をHとする。
5 GHを結び、その延長線と辺BCの交点をIとする。
6 このとき、△AHBと△BGIが正三角形となる。
これを証明せよ。
[参考図]各頂点の位置関係
A G D
E H F
B I C
それでは、挑戦をお待ちしております。
〜〜〜追記 1 どうでもいい話〜〜〜
現在高1です。数学と英語が好き&得意です。
数学系の問題って今まで掲載したことがなかったと思ったら
「数字変換(瞬殺かも)」というタイトル(うろ覚え)で掲載がありました。
だから、数学系は2種類目。掲載は3件目。
〜〜〜追記 2 どうでもいいかもしれないけど現在の問題作成状況〜〜〜
1文字加えて …12まで完成(^^)/
熟語の羅列 …2以降は未作成(--;)
数学に挑戦!…4まで完成(^^)
〜〜〜追記 3 これまたどうでもいい話〜〜〜
実は「出題板」に推理クイズをちゃっかり掲載してます。
今はどうなったか分からないので見てきます。
……
ただいま見てきました!
何も変わってない^^;
〜〜〜(忘れていた)追記 4 Sec.4の問題について〜〜〜
この問題はとある本に載っていた問題を証明問題用に変えたものです。
実は中学入試の問題だったりする^^。
最初読んだときは全然分かりませんでしたが、高校生になって再び読んだら
完全に納得しました。
〜〜〜追記 5〜〜〜
Sec.3の問題を修正しました。
しばらく試験&合宿で忙しいのでちょっと見られないと思います。
ゴドー (2006/03/06(Mon) 18:45:36)
2006/03/06(Mon) 20:59:00 編集(投稿者)
こんばんは。
Section 2 −,−,*
Section 3
>AHJMNPTに1〜8の数を入れてください。
ACEIKORTに1〜8の数を入れるでいいんですよね。
56324871,56327841,58324671,58327641,23654871,23657841,24653781,24658731,27653481,27658431,28654371,28657341,13654782,
13658742,17654382,17658342,45216873,45217863,46215783,46218753,47215683,47218653,48216573,48217563,12546873,12547863,
18546273,18547263,35216784,35218764,37216584,37218564,14327685,14328675,16327485,16328475
Section 4
△HBGは△ABGを折り返したものなので、△ABG≡△HBG・・・(a)
したがって、AB=HB・・・(1)
また、点HはABの垂直二等分線上にあるので、AH=BH・・・(2)
(1)、(2)より、△AHBは正三角形である
△AHBは正三角形より、∠ABH=60°なので、∠HBI=90°−∠ABH=30°・・・(3)
したがって、∠BIH=180°−∠BHI−∠HBI=60°・・・(4)
また、(a)より、∠ABG=∠HBGなので、∠HBG=60°/2=30°・・・(5)
(3)、(5)より、∠GBI=60°・・・(6)
(4)、(6)より、△BGIは正三角形である
ルナ (2006/03/06(Mon) 19:03:01)
.com.comさん、こんばんは〜
Section 1
36◆25=1
理由〜全て2乗根(で良かったんだっけ?)に直して
◆の部分を「−(マイナス)」にすれば、等式が成り立つ。
「50◆32=2」がなかなかの曲者でしたね(^^;)
P (2006/03/06(Mon) 22:07:11)
Section 4の△GBIだけ証明してみました.むだに長い…(-x-;)
Section 4
△HGBは△AGBを折り返したものだから,△HGB≡△AGB … (1)
(1)より,∠AGB=∠HGB=∠IGB … (2)
錯角なので,∠AGB=∠GBI … (3)
(2)(3)より,∠IGB=∠GBIとなり,△GBIはGI=BIの二等辺三角形 … (4)
> 2 辺ADと辺BCが重なるように折る。この折り目をEFとする。
より,AE=EB … (5)
ADとEFとBCは平行だから,AE:EB=GH:HI … (6)
(5)(6)より,GH=HI … (7)
(1)より,∠GAB=∠GHB=90°,つまりGI⊥HB … (8)
(7)(8)より,HBはGIの垂直二等分線
したがって△GBIはBG=BIの二等辺三角形 … (9)
(4)(9)より,BG=GI=BIとなり,△GBIは正三角形
> 実は中学入試の問題だったりする^^。
高校入試の間違いですよね? ていうか間違いであってほしい.
小6が解ける問題じゃないし…(^^;)
CHOPIN (2006/03/07(Tue) 14:18:15)
2006/03/07(Tue) 15:17:34 編集(投稿者)
2006/03/07(Tue) 14:50:06 編集(投稿者)
.com.comさん、こんにちは〜
Section 4を違った『角度』から解こうかと思って…(←寒?)
高校1年ということなので、ベクトルはまだ習ってないだろうし、旧課程の複素数も習うはずはないと思うので、
ここは座標平面で考えてみました。あえて角度は使わず回答したいと思います。
(…まあ『直交』という言葉を使っちゃってますが…)
図を載せられないので、実際に紙に描いてみたほうがいいと思います。
あ、あと2乗が出てくるので、2乗の表記は例えば、m・mという風にしておきました。
点A(0、2b)、点B(0、0)、点C(a、0)、点D(a、2b) (ただし、a、bはともに正の数)
以下、a≧(点Iのx座標)のもとで考えます。
直線BG:y=mx (m>0) とすると、点Gの座標は(2b/m、2b)
直線AHは直線BGと直交するから、
直線AH:y=(-1/m)x+2b
と表せるので点Hの座標は(mb、b)となる。
また、直線AHと直線BGの交点をJとすると、Jのx座標は 2bm/(m・m+1) …?@ であり、
JはAHの中点でもあるので、そのx座標は bm/2 …?A とも表せる。
よって、?@=?A より、 m=√3 …☆ を得る。
(?@)△AHBについて
☆より、点H((√3)b、b)だから、BH・BH={(√3)b}・{(√3)b}+b・b=4b・b
∴ BH=2b …?B
また、AH・AH={(√3)b−0}・{(√3)b−0}+(b−2b)・(b−2b)=4b・b
∴ AH=2b …?C
さらに、AB=2bだから、?B?Cとから三辺が等しいので△AHBは正三角形。 (q.e.d.)
(?A)△BGIについて
点HはGIの中点だから、Iのx座標は、☆とから 4b/√3 、Gのx座標は 2b/√3
となるので、BI=4b/√3 …?D
GI・GI={(4b/√3)−(2b/√3)}・{(4b/√3)−(2b/√3)}+(0−2b)・(0−2b)=16b・b/3
∴ GI=4b/√3 …?E
また、BG・BG=(2b/√3)・(2b/√3)+(2b)・(2b)=16b・b/3
∴ BG=4b/√3 …?F
?D?E?Fより、三辺が等しいので△BGIは正三角形。 (q.e.d.)
迷惑千万(?)だと思いましたが、.com.comさんにお礼と銘打つお返し問題を考えました。
暇潰しにもならないと思いますが…
△AHBと△BGIの重心をそれぞれP、Qとすると、3点P、Q、Iは一直線上にあることを示せ。
また、この直線と辺ABとの交点をKとするとき、AK:BKを求めよ。
長方形にまつわる問題として「黄金数」とか「黄金比」というのがあるので、
本当はそれをお返しに出そうと思ったのですがさすがにね…。
でも、2次方程式が解ければこの話は全然難しくはありませんよ。
ちなみに、この黄金比に分割された長方形(黄金長方形)は見た目が最も美しい長方形といわれていて、
古代ギリシャ建築にもよく使われていたそうです。身近なものでいうと、
岩波新書の表紙にある赤い線で描かれた長方形が、黄金長方形にかなり近い長方形だそうです。
なぜこんなことを知っているか。それは数学が嫌いだったころ、なんとかして数学を好きになってやろうと
思い、トリビアちっくな(?)ことから始めようとして手に取った本に載っていたからです。
.com.com (2006/03/09(Thu) 14:03:32)
2006/03/11(Sat) 14:27:18 編集(投稿者)
遅くなりました、レスでございます。
ゴドーさん
>ACEIKORTに1〜8の数を入れるでいいんですよね。
>56324871,56327841,58324671,58327641,23654871,23657841,24653781,
>24658731,27653481,27658431,28654371,28657341,13654782,
>13658742,17654382,17658342,45216873,45217863,46215783,46218753,
>47215683,47218653,48216573,48217563,12546873,12547863,
>18546273,18547263,35216784,35218764,37216584,37218564,14327685,
>14328675,16327485,16328475
うひゃ〜!そんなにあったなんて!全然知らなかった!覆面算、恐るべし……。
答えはいつか発表します。その間に確認しておきますね。
あ、確かに「ACEIKORT」です。後で直しておきます。
ルナさん
>「50◆32=2」がなかなかの曲者でしたね(^^;)
ちなみに何か複雑な例を考えていたらたどり着きました。これで分かったらすごいですよ。
Pさん
>高校入試の間違いですよね? ていうか間違いであってほしい.
>小6が解ける問題じゃないし…(^^;)
本当ですよ。どこかは忘れましたが、確かに中学入試の問題でした。
その問題は証明問題ではありませんでしたが、設問は「△GBIは△ABHの何倍か」という感じでした。
CHOPINさん
>△AHBと△BGIの重心をそれぞれP、Qとすると、3点P、Q、Iは一直線上にあることを示せ。
△ABGと△EBPにおいて
AB:EB=2:1(略)
∠ABG=∠EBP(同じ角)
∠GAB=∠PEB(ともに90度、略)
二角相当より△ABG∽△EBP、相似比△ABG:△EBP=2:1
対応する辺でBG=2BP
よってBP=GP
ゆえにPは△GBIの中点である。
重心は辺の中点と角を結んだ辺の交点なのでPIを結ぶと重点Qを通る。
よって、PQIは一直線上にある。
(略のところは面倒くさいので省略しました。そこを証明するのには簡単だと思います。)
>また、この直線と辺ABとの交点をKとするとき、AK:BKを求めよ。
(求め方省略)
1:3
どうでしょうか?
>高校1年ということなので、ベクトルはまだ習ってないだろうし、旧課程の複素数も習うはずはないと思うので、
>ここは座標平面で考えてみました。あえて角度は使わず回答したいと思います。
>(…まあ『直交』という言葉を使っちゃってますが…)
実は意外だと思いますが、うちの学校は数学の進みが速いんですよ。
今度の数学の試験範囲は「積分」と「指数関数・対数関数」です。
複素数はやりました。1学期のときだったと思いますが。
「旧課程の複素数」ってなんでしょうか?無知ですみません……
(複素数…Ai+B。iとは2乗して-1となる数で、実数には存在しないので「虚数」となる。)
ベクトルはやってないですが、少しなら知ってますよ。
同じベクトルや逆ベクトル程度ですが……。
直交もやったので知ってます。
〜〜〜〜〜〜
>AK:BKですが、私の答えは1:2でした。恐らくAK:ABと間違えたのでは?
確かにそうでした。実は証明に頭を使いすぎて疲れたので適当に答えたもので。(- -;)
ああ、情けない……。
>たしか現課程の複素数では共役複素数程度までしか習わないですよね。
そうだったなあ……。3次方程式で虚数解があるものは共役複素数となるとかやってました。
証明問題とかも^^。今となれば覚えてない^^;。
>まあ、数学の中で一番好きな分野は整数ですが。
自分は「パイ」を除いた実数は好きです。
まあ、複雑な計算だと整数のほうが好きですが。(/--)/
今は数学の宿題で対数をやってます。でも、常用対数がどうしても好きになれない……
用語
共役複素数…上の複素数も参照。Ai+BとAi-Bを共役複素数という。
3次方程式…AX^3+BX^2+CX+D=0(M^NはMのN乗(←MをN回かける))のこと。
虚数解…方程式(ある式=0が与えられ、その中に出てくる文字(Xなど)の値を求める)の解(答え)が虚数(世の中には存在しない数。複素数も入る)となるもの。
パイ…円周率(円の周が直径の何倍かを示した値)のこと。正確には3.14159265358979…と不規則に続く。不規則に続くのでこれは無理数(分数で表せない数)となる。
実数…世の中には存在する数。←→虚数
対数…A^N=Bとなるとき、Nを出すのにlogAB(Aは小さい文字)=Nと表す。例えば、log 2 8=3(2を3回かけると8になるから)と表す。このとき、Aを底(てい)、Bを真数(しんすう)、Nを指数(しすう)という。
常用対数…対数の一つで、log10B(10は小さい文字)のこと。基本的に常用対数表という表を用いる。
なんか何が言いたいのか……^^;
CHOPIN (2006/03/10(Fri) 00:37:16)
.com.comさん、こんばんは〜
再びお邪魔しますね。数学問題のスレなので数学の話を。
まずはお返し問題について。
AK:BKですが、私の答えは1:2でした。恐らくAK:ABと間違えたのでは?
高校1年にして「積分」!?「指数・対数」!!?
積分をやっているということは微分はもう履修したんですね。
しゅ、しゅごい…
ベクトルは図形問題にも応用(もちろんその逆も)できたり、
幾何定理の証明にも使えるので大学受験のとき何かと重宝しました。
そして三角形の面積公式がやたらと増える(笑)
無知なんてとんでもない!!私が高校生だったころは複素数の「ふ」の字も知りませんでした(^_^;
え〜とたしか現課程の複素数では共役複素数程度までしか習わないですよね。
旧課程の複素数には図形的考察(複素数平面)が盛り込まれていました。
図形の回転が楽にできて、ベクトルとの相性もよく、普通の座標平面と扱いが似ているので便利でした。
また、実数問題を解くときに途中で虚数が出てきたりと、
実の世界と虚の世界を行き来するのが面白かったりします。
まあ、数学の中で一番好きな分野は整数ですが。
整数問題やってると頭が良くなる『気がする』ので(笑)
だらだらと申し訳ありませんでした。では。
.com.com (2006/03/11(Sat) 16:51:13)
2006/03/12(Sun) 16:50:32 編集(投稿者)
2006/03/12(Sun) 16:49:03 編集(投稿者)
2006/03/12(Sun) 16:48:33 編集(投稿者)
2006/03/12(Sun) 16:48:11 編集(投稿者)
4日(だったっけ?)放置してたので全てにおいて答えが出てました。
ようやくまとめあげたので発表したいと思います。
答え
Section 1 1
Section 2 −、−、*
Section 3 13658742、17658342
Section 4 解説参照
別解
Section 1 なし
Section 2 なし
Section 3 ゴドーさんの答え参照〜〜〜No.54944
Section 4 解説参照
解説
Section 1
「A◆B」としたとき、(√A−√B)^2
(^2は( )内を2回かけるという意味です。)
Section 2
[埋めた式] 32−16−8=4*2/1
Section 3
[埋めた式]
TRICK+OR=TREAT
17264+87=17351
17534+87=17621
18543+78=18621
28534+78=28612
37156+87=37243
38175+68=38243
37426+87=37513
48156+78=48234
58247+68=58315
COとKRは互いに入れ替え可能。それについては省略。
Section 4
[回答例]
(i)
△AGB≡△HGBより、AB=HB……………………………………(a)
また、△AHEと△BHEにおいて
AE=BE
EH共通
∠AEH=∠BEH=90度
二辺夾角相等より、△AHE≡△BHE
対応する辺でAH=HB……………………………………………(b)
(a)(b)より△ABHは正三角形 Q.E.D.
(ii)
△BGHと△BIHにおいて
BH共通
GH=IH(これの証明はPさんの(5)〜(7)を参照〜〜〜No.54951)
∠ABG=∠HBG=60/2度=30度(△AHE≡△BHEで対応する角)
∠IBH=90度-∠ABH=90-60度=30度
よって
∠HBG=∠HBI=30度 …………………………………………(c)
二辺夾角相等より、△GBH≡△IBH
対応する辺でGB=IB……………………………………………(d)
ここで、(c)より∠GBI=∠HBG+∠HBI=60度…………………(e)
また、(d)より△BGIはBG=BIの二等辺三角形
よって、∠BGI=∠BIG
∠BGI=∠BIG=(180-60)/2度=60度……………………………(f)
よって、(e)(f)より△BGIは正三角形 Q.E.D.
[この証明のポイント]
(i)は三辺が等しいこと、(ii)は三角が等しいことを利用。
具体的には、(i)は△AGB≡△HGBの合同利用と△AHE≡△BHEの合同証明、
(ii)は∠ABG=∠GBH=∠HBIの証明と△GBH≡△IBHの合同証明。
[回答者の証明についての概要と評価]
ゴドーさん
(i)については回答例とほとんど同じでした。
違いはAH=BHを垂直二等分線から求めたことですが、これも正解です。
(むしろこちらのほうが簡単です。)
(ii)は角度の計算を利用した方法です。
回答例との違いは∠BIGを△BHIから求めたところで、
それ以外はほとんど同じです。
Pさん
(ii)のみの回答でしたが、全体の概要は2回△BGIが二等辺三角形として証明し、
そこから辺の長さが等しいことを結びつけた証明法です。
見てて全体的に盲点を突かれた気がしました。
証明法、平行線の利用、垂直二等分線と、
自分では意外な角度から求めていました。
全体的では正解です。
CHOPINさん
これも意外でした。CHOPINさんは平面座標を利用し、
各辺の長さが等しいことを利用して証明したという方法です。
少し複雑でしたが、これも正解です。
グラフの直交の公式もこれを見た時点で思い出しました。
ただ、
>直線AHは直線BGと直交するから
は、直交することの証明、
>また、直線AHと直線BGの交点をJとすると、
>Jのx座標は 2bm/(m・m+1) …?@ であり、
は、これ自体が分からなかったので
もう少し説明を増やしてくれると完全に正解になると思います。
それ以外は丁寧だったので分かりやすかったです。
〜〜〜これについてはNo.54990参照〜〜〜
正解者
Section 1 ルナさん
Section 2 ゴドーさん
Section 3 ゴドーさん
Section 4(完全正解) ゴドーさん、CHOPINさん
(部分正解) Pさん
以上です。第3弾もどうぞ!
P.S. CHOPINさん、このレスを読んでSec.4の追記があれば
レスをお願いします。
P.S.S. ちなみに、「数学に挑戦!」シリーズの5ができました。
〜〜〜追記〜〜〜
編集後に後半が全て灰色の字になってしまうので通常モードに切り替えました。
CHOPIN (2006/03/11(Sat) 21:39:35)
2006/03/11(Sat) 21:55:40 編集(投稿者)
.com.comさん、こんばんは〜
呼ばれたのでやって参りました。
直交であることの証明かあ…
言葉で言ってしまえば、△ABGと△HBGは直線BGに関して対称なので、
直線AHを垂直に2等分するはずで、もし垂直でなければ、△ABGと△HBGは合同にはならないから
ってなところですか。
実際、「折り返したものだから」で十分だと思います。
さて証明してみたところ、先に△ABHが正三角形であることが導かれました。
基本的に座標平面で考えています。設定は以前証明したときと同じです。
△ABG≡△HBGより
AB=HB=2b・・・?@
(点Hのy座標)=b・・・?A
ここで∠CBH=θとおくと、?@?Aから
sinθ=b/2b=1/2 ∴θ=30°
よって∠ABH=60°・・・?B
?@?A?Bから、△ABHは正三角形なので、
△ABG≡△HBGを考えると、直線BGは辺AHを垂直2等分する。
よって AH⊥BG (q.e.d.)
もう一つ、点Jのx座標のことですが、これは直線BG:y=mxと直線AH:y=(-1/m)x+2b
を連立してxについて整理しただけです。
ここからは余談を。
突然ですが、四角形の面積公式をご存知ですか?
四角形の面積をS、2本の対角線の長さをx、y、2本の対角線のなす角をθとおくと、
S=xysinθ
と表すことができます。AH⊥BGの証明にこれを使ってもできますよ、回りくどいですが(笑)
あと、この座標平面の考え方は、図形問題を解くときにかなり有効だと思います。
もちろん、すべてうまくいくわけではありませんが…
またダラダラと失礼しました。では。
.com.com (2006/03/12(Sun) 16:44:59)
2006/03/12(Sun) 16:45:15 編集(投稿者)
こんにちは。数学の宿題でようやく常用対数のところに入ったところで力尽きました(-.-)
>言葉で言ってしまえば、△ABGと△HBGは直線BGに関して対称なので、
>直線AHを垂直に2等分するはずで、もし垂直でなければ、△ABGと△HBGは合同にはならないから
>ってなところですか。
>実際、「折り返したものだから」で十分だと思います。
まあ、そうですね……。
実は直交になるのは確かに(自分の勘では)そうです。
証明は読み直してみましたが、OKです。
>もう一つ、点Jのx座標のことですが、これは直線BG:y=mxと直線AH:y=(-1/m)x+2b
>を連立してxについて整理しただけです。
これもOKです。多分自分の計算ミスだったのかなぁ……?
>四角形の面積をS、2本の対角線の長さをx、y、2本の対角線のなす角をθとおくと、
>
>S=xysinθ
>
>と表すことができます。
なんかやったような記憶もありますけど、やってみたら
S=1/2・xysinθ
になりました。
こっちが間違えたかな?
いや、多分1/2って入るような……
図で書いたら三角形の面積公式(注)と同じになりました。
(注)
三角形の2辺の長さをa、b、その2辺に挟まれた角をθとすると、その三角形の面積は
S=1/2・absinθ
となる。
〜〜〜おまけ〜〜〜
昨日と今日で「数学に挑戦! 6」の覆面算を解きました。
最初出来ない見込みがありましたが、なんと6通り出てきました!(入れ替えを含めると12通り)
なので、「数学に挑戦! 6」の問題ができたという事になります。
結局は「暇なんだな」という事かもしれません……。
試験期間中なのに……。
CHOPIN (2006/03/12(Sun) 17:05:17)
.com.comさん、こんにちは〜
> S=1/2・xysinθ
> になりました。
あ、やべ、私が間違えました。
.com.comさんので合ってます。
う〜ん、どこで間違えたんだろう…計算ミス???
証明はいたって簡単なんだけどな…。お恥ずかしい。
今度、覆面算で引き算や掛け算をやってみては?
だらっと失礼しました。では。
※ 問題中に使用されている人名、地域名、会社名、組織名、製品名、イベントなどは架空のものであり、実在に存在するものを示すものではありません。