【質問】数学(中学):正四面体の断面積の求め方

〔質問〕
「一辺が4cmの正四面体OABCがある。辺OC上にOD=3cmとなるように点Dをとるときの、△ABDの面積を求めなさい。」
という問題で、三平方の定理プラスルートが出てきてわけわかんなくなっちゃいます。よろしくお願いします。
〔回答〕
数学の問題全般に言えることですが、「問いに答えるためにはどうしたらよいか」を常に考えましょう!

【方針】
△ABDの面積を問われているわけですが、図よりDA=DBの二等辺三角形であると分かります(△ACD≡△BCDのため)
ABを底辺としたときに、DからABに下した垂線が高さとなるので、DBの長さが分かれば、△BDFで三平方の定理を使えばDFの長さがわかることでこの問題は解けます。
したがって、まずDBの長さを出していきます。

【実際の計算】
二等辺三角形の頂角の二等分線は、底辺を垂直に二等分することもおさえておきましょう(この性質は(特別な二等辺三角形である)正三角形にも当てはまります)

正四面体をつくる三角形はすべて正三角形です。
△OBCにおいて、Bから下した垂線BEは正三角形OBCの高さですので、
BE=(√3/2)× 4=2√3 (EはOCの中点)

DE=OD-OE=3-2=1

△BEDは∠E=90°の直角三角形なので、三平方の定理が使えます。
(BE)2+(ED)2=(BD)2 より、
上で求めた値を使い、BD=√13 と分かります。

また、△DFBは∠F=90°の直角三角形なので、三平方の定理が使えます。
(DF)2=(DB)2-(FB)2 より、DFの長さが求まり、
底辺AB、高さDFとして△ABDの面積を求めることができます。

 

アンケートへのご協力をお願いします(所要2~3分)
「将来設計・進路」に関するアンケートを実施しています。ご協力いただける方はこちらよりお願いします
(Googleフォームにアクセスします)

当サイト及びアプリは、上記の企業様のご協力、及び、広告収入により、無料で提供されています