【質問】数学(中学):辺の長さがすべて分かっている正三角錐の、高さの求め方ってありますか?

〔質問〕
辺の長さがすべて分かっている正三角錐の、高さの求め方ってありますか?
〔回答〕
△BCDが正三角形、点MはCDの中点とします。

点Aから△BCDに垂線を下ろして、その足を点Hとおくと、正三角錐(正四面体も含む)の場合は「点Hは△BCDの重心」になり、
重心については、中線(ある頂点と、向かい合う辺の中点を結んだ線分。この図でいう線分BM)を2:1に内分するという特徴があります。
※ 理由は〔詳細〕欄に記載

以上を踏まえて、
最終的には直角三角形ABHで三平方の定理を使うことを目指し、
そのためには、BHの長さが分かればよく、
そのためには、BMの長さが分かればよく(その2/3倍がBH)、
BMについては、正三角形を半分に割ったときの高さ、
ということですので、これらの長さをすべて求めていくことができます。

〔詳細〕
「点Hは△BCDの重心になる」理由ですが、
まず、△ABH、△ACH、△ADH を見てもらうと、
・それぞれHの所で直角の直角三角形、
・AB=AC=AD
・AH 共通
ですので合同ということになり、
よって、BH=CH=DH が得られます。

ということは、底面の方で、△BCH≡△CDH≡△DBH(かつ、それぞれ二等辺三角形)となりますので、例えば ∠BCH=∠DCH=30° というのが得られます。

△CHMは直角三角形(かつ ∠MCH=30°)ですので、よって、CH:HM=2:1 が得られ、かつ CH=BH より、BH:HM=2:1 ということになります。

(正確には、∠CBH=30° より、(∠CBH=∠CBM ということで)B, H, M が一直線上にある、も言う必要がある)

※ 重心自体の説明についてはこちらを参照してください

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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