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北海道大学 2009年度
文理共通数学 前期 第4/1問

問題

図はある三角錐の展開図である.ここでは正三角形である.このとき,の体積を求めよ.

出典:北海道大学 2009年度 前期日程 第2次学力試験 文理共通 前期 第4/1問

方針

展開図でとして現れている点は,折り上げると三角錐の同じ頂点になる。この頂点をとし,底面を座標平面上に置く。正三角形から,直角条件からを読み取り,の座標と底面からの高さを求める。最後に底面積を用いて体積を計算する。

解答

展開図を折り上げたとき,図中のは三角錐の同じ頂点になる。この頂点をとする。

底面平面上に置き, とする。なので,確かにである。とおく。

展開図では正三角形であるから,折り上げ後も である。したがって および が成り立つ。これらを引くと より である。

また,展開図の条件は,折り上げ後に となることを意味する。ここで であるから,内積をとると である。よって である。

これをの式に代入して より である。だから,三角錐の底面からの高さは である。

底面は直角三角形であり,その面積は である。したがって求める体積は である。