三角関数と図形定量・角=一定の処理

(問題8)

                              (2013 東京大)

 

(解答例1)

(重要ポイント)

(1)与えられた式は、支点が揃った3つの単位ベクトルの和が零ベクトルになっているといことなので、3終点は正三角形の頂点を形成し、3つのベクトルの方向がそれぞれ120°の角を作り、お互いに均衡しているというイメージができるであろう。

(2)文字式のバランスを崩さないために、定数消去するというのはよく行う式処理である。定数消去により、文字間の平等性が保っていけるという、文字同士を平等に扱おうとする平等精神が数学では大切である。(数についても1.2.3・・・という、数えられる数字以外にもマイナスの数や虚数、2次元の数=ベクトル量 などについても平等に数とみなす精神が大切である。目に見えないものも大切にしよう。)

 

(解答例2)

(重要ポイント)

(2)(1)で分かったことを利用するのであれば、なす角が一定の動点Pは、円周を描くこと(円周上にあること)に気づきたい。円周角=一定であるという定理である。

あとは、座標を導入して円の方程式を立てれば、2円の交点として、原点以外の点Pを代数計算で求めることができる。

(関連動画)  円周角の定理、 円周角の定理の逆


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(解答例3)

 

(重要ポイント)

角度をパラメーターとして導入し、図形の定量を考える場合、三角形の辺と角度を結びつける2つの定理、すなわち正弦定理と余弦定理で等式を立てることが基本である。