中2数学:図形の周上を動く点と面積

<ポイント>

・図形の周を点が動く問題は「必ず状況を整理する図を描いて」考える
・状況に応じて、xの変域も考えておく
・状況によっては、yが一定となる場合がある

【例題】
図のような長方形ABCD(AB=3cm, AD=4cm)があり、その周上を点Pが動きます。点Pは点Aを出発して、反時計回りに秒速1cmの速さで点Dまで進みます。点Pが点Aを出発してからx秒後の△APDの面積を y cm2とするとき、次の各辺の上を進む場合の yをxの式で表しなさい。また、そのときのxの変域も答えなさい。

(1)辺AB上に点Pがある場合
(2)辺BC上に点Pがある場合
(3)辺CD上に点Pがある場合
動点1
 
 
【解説】
(1)辺AB上に点Pがある場合
動点2
まず、点Pが点Aを出発してから点Bに到着するのは、AB=3cm で点Pは秒速1cmなので、3秒後。
したがって、xの変域は 0≦x≦3

また、y=△APD=AD・AP・(1/2) と考えることができるので、
y=4・(1・x)・(1/2)=2x

よって、辺AB上に点Pがある場合は y=2x(0≦x≦3)
 
 
(2)辺BC上に点Pがある場合
動点3
まず、点Pが点Aを出発してから点Cに到着するのは、AB=3cm, BC=4cm で点Pは秒速1cmなので、7秒後。
したがって、点PがBC上にあるときのxの変域は 3≦x≦7

また、y=△APD=AD・AB・(1/2) と考えることができるので、
y=4・3・(1/2)=6
(点PがBC上にあるときは、底辺・高さともに一定なので、面積も一定になる)

よって、辺BC上に点Pがある場合は y=6(3≦x≦7)
 
 
(3)辺CD上に点Pがある場合
動点4
まず、点Pが点Aを出発してから点Dに到着するのは、AB=CD=3cm, BC=4cm で点Pは秒速1cmなので、10秒後。
したがって、点PがBC上にあるときのxの変域は 7≦x≦10

また、y=△APD=AD・DP・(1/2) と考えることができます。
〔DPの長さ〕=〔A→B→C→Dの長さ〕-〔点Pが進んできた長さ〕と考えることができるので、
DP=10-(1・x)=10-x

したがって、
y=4・(10-x)・(1/2)=20-2x=-2x+20

よって、辺BC上に点Pがある場合は y=-2x+20(7≦x≦10)

<補足>

こちらの説明では、三角形を用いましたが、四角形でも五角形でも、円や立体図形においても「合同となる」場合があります。

<まとめ>

・図形の周を点が動く問題は「必ず状況を整理する図を描いて」考える
・状況に応じて、xの変域も考えておく
・状況によっては、yが一定となる場合がある

 

※ 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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