福田の数学〜どれだけの情報を引き出せるかが勝負〜早稲田大学2023年商学部第2問〜球に内接する四面体の体積の最大 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜どれだけの情報を引き出せるかが勝負〜早稲田大学2023年商学部第2問〜球に内接する四面体の体積の最大

問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{2}}$ 中心O、半径1の球に内接する四面体で、その4頂点$T_1$, $T_2$, $T_3$, $T_4$が次の条件(i), (ii)を満たすものを考える。
(i)|$\overrightarrow{T_1T_2}$|=$\sqrt 3$
(ii)$k$($\overrightarrow{OT_1}$+$\overrightarrow{OT_2}$)+$\overrightarrow{OT_3}$+$\overrightarrow{OT_4}$=$\overrightarrow{0}$
ここで、$k$は2未満の正の実数とする。次の設問に答えよ。
(1)線分$T_3T_4$の中点をMとしたとき、$\triangleT_1T_2M$の面積を$k$を用いて表せ。
(2)各$k$に対し、上の条件を満たす四面体の体積の最大値を$V(k)$とする。$V(k)$が最大になるときの$k$の値を求めよ。
単元: #数A#大学入試過去問(数学)#図形の性質#学校別大学入試過去問解説(数学)#空間における垂直と平行と多面体(オイラーの法則)#早稲田大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large{\boxed{2}}$ 中心O、半径1の球に内接する四面体で、その4頂点$T_1$, $T_2$, $T_3$, $T_4$が次の条件(i), (ii)を満たすものを考える。
(i)|$\overrightarrow{T_1T_2}$|=$\sqrt 3$
(ii)$k$($\overrightarrow{OT_1}$+$\overrightarrow{OT_2}$)+$\overrightarrow{OT_3}$+$\overrightarrow{OT_4}$=$\overrightarrow{0}$
ここで、$k$は2未満の正の実数とする。次の設問に答えよ。
(1)線分$T_3T_4$の中点をMとしたとき、$\triangleT_1T_2M$の面積を$k$を用いて表せ。
(2)各$k$に対し、上の条件を満たす四面体の体積の最大値を$V(k)$とする。$V(k)$が最大になるときの$k$の値を求めよ。
投稿日:2023.10.25

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指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
\begin{eqnarray}
{\large\boxed{4}}\ 一辺の長さが\sqrt3+1である正八面体の頂点を右図(※動画参照)\\
のようにP_1,P_2,P_3,P_4,P_5,P_6とする。i=1,2,\ldots,6に対して\\
P_i以外の5点を頂点とする四角錐のすべての面に\\
内接する球(内部含む)をB_iとする。B_1の体積をXとし、B_1と\\
B_2の共通部分の体積をYとし、B_1,B_2,B_3の共通部分の体積をZ\\
とする。さらにB_1,B_2,\ldots,B_nを合わせて得られる立体の体積を\\
V_n\ \ (n=2,3,\ldots,6)とする。以下の問いに答えよ。\\
(1)V_n=aX+bY+cZとなる整数a,b,cをn=2,3,6の場合\\
について求めよ。\\
(2)Xの値を求めよ。\\
(3)V_2の値を求めよ。\\
\end{eqnarray}

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体積=?
*図は動画内参照

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