座標空間内に4点
O(0,0,0)、A(6,0,0)、B(0,6,0)、C(0,0,6)
をとる。OA、OB、OCを辺にもつ立方体をKとし、3点
D(0,2,6)、E(0,6,3)、F(3,6,0)
を通る平面をαとする。αによるKの切り口を底面とし、Oを頂点とする錐体の体積を求めよ。
大学受験生より小学生のほうが簡単に解けてしまうでしょう。
高校数学の知識(ベクトルとか平面の方程式とか積分とか)を振りかざすと計算が面倒になりますからね。
小学生にとっては、座標空間というのが分かりにくいですが、次のように考えればいいだけのことです。
O(0,0,0)の地点から、真東にx、真北にy、真上にz進んだ地点を(x,y,z)とします。例えば、Oから、真北に2、真上に6進んだ地点は(0,2,6)となります。
実際、今から30年弱前の灘中入試で空間の格子点を数える問題が出されていますからね。
因みに、灘中対策演習問題には、次のような問題などで空間座標(もどき)を取り扱っています。
いずれの問題も立体図形を復元することなく解ける問題です。
水平な地面に3地点A、B、Cがあり、地点Aから真東に3m、真北に9m進んだところに地点Bがあり、地点Bから真西に9m、真北に3m進んだところに地点Cがある。地点Aには高さ8mの街灯が、地点Bから地点Cにかけては高さ2mの長方形の壁が、地面にまっすぐ立っている。街灯を照らしたとき、地面にできる壁の影の面積は[ ]㎡である。ただし、電灯の大きさや壁の厚さは考えないものとする。
京都大学2006年前期文系数学第2問改題(表記を変更)
4点A、B、C、Dをそれぞれ点Oから次のように移動した点とします。
点A:真東に2m、真北に1m
点B;真東に1m、真上に1m
点C:真北に1m、真上に2m
点D:真東に1m、真北に3m、真上に7m
3点A、B、Cを通る平面に関して点Dと対称な点をEとするとき、点Eは点Oから真西に[① ]m、真北に[② ]m、真上に[③ ]m移動した点となります。
さて、今回取り上げる一橋大学の問題ですが、立体切断の基本と体積の基本の問題にすぎません。
比を活用すれば計算が楽になりますし、中学入試で出されても標準的な問題と言えるでしょう。
詳しくは、下記ページで。
切り口の把握が若干難しい問題を紹介しておくので、ぜひ解いてみましょう。