【質問】数学:立方体での対角線や垂線の長さ

〔質問〕
一辺の長さが10cmの立方体ABCD-EFGHがある。次の問いに答えなさい。
(1)線分AGの長さを求めなさい。
(2)頂点Cから線分AGヘ垂線をおろした時、その垂線の長さを求めなさい。

図形が苦手で全然わからないです。
ぜひ、アドバイスお願いします。

〔回答〕
直方体や立方体における、奥行きを含む対角線の長さは三平方の定理を使って求めることができます。
各辺の長さを a, b, c とすると、 √(a2+b2+c2) で一度の計算で出ます。

また、垂線の長さを求める問題ですが、「直角三角形内に垂線を下ろすときは面積を使って求める」ことができます。
※ 三角形の面積を別の視点から求めます。斜辺を底辺と見立てたときに「斜辺×垂線×1/2」で計算しても面積は同じはずなので、「すでにわかっている面積=斜辺×垂線×1/2」という式を立てて、斜辺の長さから逆算すれば、垂線の長さが求まります
 

(1)対角線AGの長さ
上の公式を使うと、
対角線AG=√{3×(102)}=10√3
(今回は立方体で、すべての辺の長さが等しいため、一辺の長さの2乗の3倍)

(2)頂点CからAGに下ろした垂線の長さ(垂線をCIとする)
こちらは「△ACGの面積を使う」と計算が楽になります。
△ACGは∠C=90°の直角三角形なので、△ACG=10(CG)×10√2(AC)×(1/2)=50√2
この面積は「AGを底辺とし、Cから下ろした垂線CIを高さとして求めても同じ」です。
このことを利用し、△ACG=AG×CI×(1/2)=(10√3)×CI×(1/2)=50√2
あとは、この式からCIの長さを求めるだけです。

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