辺上の点を動かすときの面積の最小(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/23
🔁 類題: 辺上の点を動かすときの面積の最小(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$\triangle\mathrm{ABC}$ において,$\mathrm{AB}=6$,$\mathrm{AC}=4$,$\angle\mathrm{BAC}=60^\circ$ とする.辺 $\mathrm{AB}$ 上に点 $\mathrm{P}$,辺 $\mathrm{AC}$ 上に点 $\mathrm{Q}$ を,$\mathrm{BP}=\mathrm{AQ}=x$ となるようにとる($0\leqq x\leqq 4$).四角形 $\mathrm{PBCQ}$ の面積の最小値と,そのときの $x$ の値を求めよ.
$\triangle\mathrm{ABC}=\dfrac{1}{2}\cdot 6\cdot 4\sin 60^\circ=6\sqrt{3}$
$\mathrm{AP}=6-x$,$\mathrm{AQ}=x$ であるから
\[ \triangle\mathrm{APQ}=\frac{1}{2}(6-x)x\sin 60^\circ=\frac{\sqrt{3}}{4}(-x^2+6x)=-\frac{\sqrt{3}}{4}(x-3)^2+\frac{9\sqrt{3}}{4} \]
四角形 $\mathrm{PBCQ}$ の面積は $6\sqrt{3}-\triangle\mathrm{APQ}$ であるから,$\triangle\mathrm{APQ}$ が最大のとき最小となる.
$0\leqq x\leqq 4$ において,$\triangle\mathrm{APQ}$ は $x=3$ で最大値 $\dfrac{9\sqrt{3}}{4}$ をとる.
よって $x=3$ のとき,四角形 $\mathrm{PBCQ}$ の面積は最小値 $6\sqrt{3}-\dfrac{9\sqrt{3}}{4}=\dfrac{15\sqrt{3}}{4}$
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