福田の数学〜慶應義塾大学2021年総合政策学部第2問〜見込む角の最大 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜慶應義塾大学2021年総合政策学部第2問〜見込む角の最大

問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$
サッカー選手Pは下図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端の線を延長した線
のゴール寄り右3mをドリブルで敵陣にまっすぐ向かっている。Pがゴールに向かって
シュートするとき、Pから見てゴールの見える範囲が大きい方が得策である。すなわち、
下図(※動画参照)のような配置でh=3mのとき、選手Pが蹴り込める角度範囲である$\theta$
が最も大きくなるPのゴールラインからの距離xを求めたい。ただし、ゴールは下図のように
ペナルティーエリアの左右の中央で、ゴールラインの外側に設置されているものとする。
一般に図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端からゴールの左端までの距離をa、
ペナルティーエリアの左端からゴールの右端までの距離をb、Pのドリブルのラインと
ペナルティーエリアの左端までの距離をh(ただし、$h \lt a$とする)、Pからゴールライン
をx、Pの正面から右のゴールポストまでの角度を$\alpha$、Pの正面から左のゴールポスト
までの角を$\beta$としたとき、次頁の解放の文章を完成させなさい。

(解法)$\tan\theta$を最も大きくするxを求める問題と考えることができる。
$\tan\theta=\tan\boxed{\ \ ア\ \ }=\frac{\tan\alpha-\tan\beta}{1+\tan\alpha\tan\beta}=\frac{\boxed{\ \ ア\ \ }×x}{x^2+\boxed{\ \ ウ\ \ }}$
$\tan\theta$の逆数を考えると、相加相乗平均の定理より
$\frac{1}{\tan\theta}=\frac{x}{\boxed{\ \ エ\ \ }}+\frac{\boxed{\ \ オ\ \ }}{x×\boxed{\ \ カ\ \ }} \geqq \frac{2}{\boxed{\ \ キ\ \ }}\sqrt{\boxed{\ \ ク\ \ }}$
であり、$\frac{1}{\tan\theta}$が最小、すなわち$\tan\theta$が最大となるのは$x=\sqrt{\boxed{\ \ ケ\ \ }}$のときである。

(解法終わり)
ペナルティエリアの横幅を40m、ゴールの横幅を8mとすると、今回のサッカー選手Pの場合、
$x=\sqrt{\boxed{\ \ コ\ \ }}m$のときに、$\theta$が最も大きくなることが分かる。

2021慶應義塾大学総合政策学部過去問
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#三角関数#加法定理とその応用#学校別大学入試過去問解説(数学)#慶應義塾大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{2}}$
サッカー選手Pは下図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端の線を延長した線
のゴール寄り右3mをドリブルで敵陣にまっすぐ向かっている。Pがゴールに向かって
シュートするとき、Pから見てゴールの見える範囲が大きい方が得策である。すなわち、
下図(※動画参照)のような配置でh=3mのとき、選手Pが蹴り込める角度範囲である$\theta$
が最も大きくなるPのゴールラインからの距離xを求めたい。ただし、ゴールは下図のように
ペナルティーエリアの左右の中央で、ゴールラインの外側に設置されているものとする。
一般に図(※動画参照)のようにペナルティーエリアの左端からゴールの左端までの距離をa、
ペナルティーエリアの左端からゴールの右端までの距離をb、Pのドリブルのラインと
ペナルティーエリアの左端までの距離をh(ただし、$h \lt a$とする)、Pからゴールライン
をx、Pの正面から右のゴールポストまでの角度を$\alpha$、Pの正面から左のゴールポスト
までの角を$\beta$としたとき、次頁の解放の文章を完成させなさい。

(解法)$\tan\theta$を最も大きくするxを求める問題と考えることができる。
$\tan\theta=\tan\boxed{\ \ ア\ \ }=\frac{\tan\alpha-\tan\beta}{1+\tan\alpha\tan\beta}=\frac{\boxed{\ \ ア\ \ }×x}{x^2+\boxed{\ \ ウ\ \ }}$
$\tan\theta$の逆数を考えると、相加相乗平均の定理より
$\frac{1}{\tan\theta}=\frac{x}{\boxed{\ \ エ\ \ }}+\frac{\boxed{\ \ オ\ \ }}{x×\boxed{\ \ カ\ \ }} \geqq \frac{2}{\boxed{\ \ キ\ \ }}\sqrt{\boxed{\ \ ク\ \ }}$
であり、$\frac{1}{\tan\theta}$が最小、すなわち$\tan\theta$が最大となるのは$x=\sqrt{\boxed{\ \ ケ\ \ }}$のときである。

(解法終わり)
ペナルティエリアの横幅を40m、ゴールの横幅を8mとすると、今回のサッカー選手Pの場合、
$x=\sqrt{\boxed{\ \ コ\ \ }}m$のときに、$\theta$が最も大きくなることが分かる。

2021慶應義塾大学総合政策学部過去問
投稿日:2021.07.17

<関連動画>

【高校数学】 数Ⅱ-106 三角関数を含む関数の最大・最小②

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#三角関数#加法定理とその応用#数学(高校生)
指導講師: とある男が授業をしてみた
問題文全文(内容文):
◎次の関数の最大値と最小値、およびそのときの$\theta$の値を求めよう。

①$y=\sin^2 \theta +\cos \theta+1 (0\leqq \theta\lt2π)$

②$y=\cos^2 \theta +\sin \theta-1 (-\displaystyle \frac{π}{2}\leqq \theta\leqq\displaystyle \frac{π}{2})$
この動画を見る 

【高校数学】加法定理②~2倍角・半角の公式~ 4-13【数学Ⅱ】

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#三角関数#加法定理とその応用#数学(高校生)
指導講師: 【楽しい授業動画】あきとんとん
問題文全文(内容文):
加法定理 2倍角・半角の公式の説明動画です
この動画を見る 

【高校数学】 数Ⅱ-119 三角関数の合成②

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#三角関数#加法定理とその応用#数学(高校生)
指導講師: とある男が授業をしてみた
問題文全文(内容文):
◎$0 \leqq x \lt 2π$のとき、次の方程式を解こう。

①$\sqrt{ 3 } \sin x-\cos x=\sqrt{ 3 } $

②$2(\sin x + \cos x) -\sqrt{ 6 }$
この動画を見る 

【高校数学】 数Ⅱ-99 三角関数を含む方程式・不等式①

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#三角関数#加法定理とその応用#数学(高校生)
指導講師: とある男が授業をしてみた
問題文全文(内容文):
◎$0 \leqq \theta \leqq 2π$のとき、次の方程式を解こう。また、$\theta$の範囲に制限がないときの解を求めよう。

①$\sin \theta=+\displaystyle \frac{\sqrt{ 3 }}{2}$

②$2\cos\theta+1=0$

③$\sqrt{ 3 } \tan \theta=1$
この動画を見る 

【数Ⅱ】三角関数:相加相乗その5

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#三角関数#加法定理とその応用#数学(高校生)
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
y軸上の2つの点、A(0,2)、B(0,8)とx軸上の点P(a,0)(a>0とする)について考える。このとき、∠APBを最大とするaの値を求めよ。
この動画を見る 
Back to top