正四面体の断面三角形の面積(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/23
🔁 類題: 正四面体の断面三角形の面積(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
1 辺の長さが $6$ の正四面体 $\mathrm{ABCD}$ において,辺 $\mathrm{CD}$ の中点を $\mathrm{M}$ とする.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\mathrm{AM}$,$\mathrm{BM}$ の長さを求めよ.
\item[(2)] $\cos\angle\mathrm{AMB}$ の値を求めよ.
\item[(3)] $\triangle\mathrm{ABM}$ の面積を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $\mathrm{AM}$ は正三角形 $\mathrm{ACD}$ の中線であるから $\mathrm{AM}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\cdot 6=3\sqrt{3}$.同様に,$\mathrm{BM}$ は正三角形 $\mathrm{BCD}$ の中線であるから $\mathrm{BM}=3\sqrt{3}$
(2) $\cos\angle\mathrm{AMB}=\dfrac{27+27-36}{2\cdot 3\sqrt{3}\cdot 3\sqrt{3}}=\dfrac{18}{54}=\dfrac{1}{3}$
(3) $0^\circ<\angle\mathrm{AMB}<180^\circ$ より $\sin\angle\mathrm{AMB}>0$ であるから $\sin\angle\mathrm{AMB}=\sqrt{1-\dfrac{1}{9}}=\dfrac{2\sqrt{2}}{3}$ であるから
\[ \triangle\mathrm{ABM}=\frac{1}{2}\cdot 3\sqrt{3}\cdot 3\sqrt{3}\cdot\frac{2\sqrt{2}}{3}=9\sqrt{2} \]
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