福田の数学〜慶應義塾大学2024環境情報学部第4問〜球の一部の体積と距離の最大 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜慶應義塾大学2024環境情報学部第4問〜球の一部の体積と距離の最大

問題文全文(内容文):
(1)$xyz$空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq |x|$ が定める立体の体積は$\frac{\fbox{アイ}}{\fbox{ウエ}}\pi$である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は$\fbox{オカ}$である。
(2)$xyz$空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq|x|+|y|$ が定める立体の体積は$\frac{\fbox{キク}}{\fbox{ケコ}}\pi$である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は$\sqrt{\fbox{サシ}}$ である。
(3)$xyz$ 空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq$$ |x| + |y| + |z| - \frac{1}{4}$ が定める立体の体積は$(\fbox{スセ}$$+\frac{\fbox{ソタ}}{\fbox{チツ}}\sqrt{\fbox{テト}})\pi$ である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は $\frac{\fbox{ナニ}}{\fbox{ヌネ}}\sqrt{\fbox{ノハ}}$ $+\frac{\fbox{ヒフ}}{\fbox{ヘホ}}\sqrt{\fbox{マミ}}$ である。(ただし、$\fbox{ノハ} \le \fbox{マミ}$ とする。)
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#学校別大学入試過去問解説(数学)#面積、体積#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):
(1)$xyz$空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq |x|$ が定める立体の体積は$\frac{\fbox{アイ}}{\fbox{ウエ}}\pi$である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は$\fbox{オカ}$である。
(2)$xyz$空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq|x|+|y|$ が定める立体の体積は$\frac{\fbox{キク}}{\fbox{ケコ}}\pi$である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は$\sqrt{\fbox{サシ}}$ である。
(3)$xyz$ 空間において、不等式 $x^2+y^2+z^2\leqq$$ |x| + |y| + |z| - \frac{1}{4}$ が定める立体の体積は$(\fbox{スセ}$$+\frac{\fbox{ソタ}}{\fbox{チツ}}\sqrt{\fbox{テト}})\pi$ である。また、原点を中心とする球面がこの立体と共有点をもつとき、球面の半径の最大値は $\frac{\fbox{ナニ}}{\fbox{ヌネ}}\sqrt{\fbox{ノハ}}$ $+\frac{\fbox{ヒフ}}{\fbox{ヘホ}}\sqrt{\fbox{マミ}}$ である。(ただし、$\fbox{ノハ} \le \fbox{マミ}$ とする。)
投稿日:2024.10.23

<関連動画>

【短時間でポイントチェック!!】定積分 面積①〔現役講師解説、数学〕

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#微分法と積分法#不定積分・定積分#面積、体積#数学(高校生)
指導講師: 3rd School
問題文全文(内容文):
$y=x^2-3x$と$x$軸および$x=1,x=4$で囲まれた面積は?
この動画を見る 

弘前大 積分 面積公式導出 Mathematics Japanese university entrance exam

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#複素数と方程式#微分法と積分法#剰余の定理・因数定理・組み立て除法と高次方程式#学校別大学入試過去問解説(数学)#不定積分・定積分#面積、体積#数学(高校生)#弘前大学
指導講師: 鈴木貫太郎
問題文全文(内容文):
'90弘前大学過去問題
$C:y=x^3-(a+3)x^2+3ax+5$
$L:y=3x-4$
CとLの共有点が2点のとき、CとLで囲まれる面積
この動画を見る 

数学「大学入試良問集」【12−5 3次関数と接線】を宇宙一わかりやすく

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#学校別大学入試過去問解説(数学)#面積、体積#数学(高校生)#名古屋市立大学
指導講師: ハクシ高校【数学科】良問演習チャンネル
問題文全文(内容文):
3次曲線$C:y=x^3-4x$とその上の点$P(2,0)$について考える
点$P$で曲線$C$に接する直線が曲線$C$と交わる点を$Q$とする。
また$R$は、$P$と異なる曲線$C$上の点であって、そして直線$PR$は曲線$C$に点$R$で接するものとする。
このとき、次の各問いに答えよ。
(1)点$Q$の$x$座標を求めよ。
(2)点$R$の$x$座標を求めよ。
(3)直線$PR$と曲線$C$で囲まれた部分の面積を求めよ。
この動画を見る 

立命館大 面積公式は導きながら使おう

アイキャッチ画像
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#学校別大学入試過去問解説(数学)#面積、体積#数学(高校生)#立命館大学
指導講師: 鈴木貫太郎
問題文全文(内容文):
2021立命館大学過去問題
放物線$C:y=x^2-2x+2$
C上の2点A,BにP(t,0)から接線を引く
①直線ABの方程式をtを用いて表せ
②放物線Cと直線AP,BPとで囲まれる面積の最小値
この動画を見る 

福田の数学〜中央大学2021年理工学部第1問〜斜回転

アイキャッチ画像
単元: #大学入試過去問(数学)#微分法と積分法#学校別大学入試過去問解説(数学)#面積、体積#中央大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{1}}$放物線$C:y=x^2$上の点$(a,\ a^2)$ $(a \gt 0)$における法線lの方程式を$y=f(x)$
とおくと、$f(x)=\boxed{\ \ ア\ \ }$となる。またCとlの交点のうちPと異なる方の点Qを
求めると、$Q(\boxed{\ \ イ\ \ },\ \boxed{\ \ イ\ \ }^2)$となる。以下、Cとlで囲まれた部分をDとし、
Dをlの周りに1回転して得られる回転体の体積$V(a)$を求める。Dに含まれるl上
の点を$R(t,\ f(t))$ $(\boxed{\ \ イ\ \ }$ $\leqq t \leqq a)$とおく。Rを通りlに垂直な直線は
$y=2a(x-t)+f(t)$で与えられる。この直線と$y=x^2$の2つの交点のうち
Dに含まれる方の点Sのx座標は$x=a-\boxed{\ \ ウ\ \ }\sqrt{a-t}$ となる。このとき
線分RSの長さ$r=g(t)$は$g(t)=\boxed{\ \ エ\ \ }(t-a+\boxed{\ \ ウ\ \ }\sqrt{a-t})$となる。
線分QRの長さ$s=h(t)$は$h(t)=\boxed{\ \ オ\ \ }(t-\boxed{\ \ イ\ \ })$で与えられるので、
$V(a)=\pi\int_0^{h(a)}r^2ds=\pi\int_{\boxed{イ}}^a\left\{g(t)\right\}^2h'(t)dt$
$=\pi\left\{(\boxed{\ \ エ\ \ })^2×\boxed{\ \ オ\ \ }\right\}\int_{\boxed{イ}}^a(a-t)(-\sqrt{a-t}+\boxed{\ \ ウ\ \ })^2dt$
となる。ここで$u=\sqrt{a-t}$とおいて置換積分を行えば
$V(a)=2\pi\left\{(\boxed{\ \ エ\ \ })^2×\boxed{\ \ オ\ \ }\right\}\int_0^{\boxed{ウ}}\left\{u^5-2\boxed{\ \ ウ\ \ }u^4+(\boxed{\ \ ウ\ \ })^2u^3\right\}du=\boxed{\ \ カ\ \ }$
が求まる。さらに、$a \gt 0$の範囲で$a$を動かすとき、$\lim_{a \to +0}V(a)=\lim_{a \to \infty}V(a)=\infty$
であり、$V(a)$を最小にするaの値は$a=\boxed{\ \ キ\ \ }$である。

$\boxed{\ \ ア\ \ }$の解答群
ⓐ$-\frac{2}{a}(x-a)+a^2$ ⓑ$-\frac{1}{a}(x-a)+a^2$ ⓒ$-\frac{1}{2a}(x-a)+a^2$ ⓓ$-2a(x-a)+a^2$

$\boxed{\ \ イ\ \ }~\ \boxed{\ \ オ\ \ }$の解答群
ⓐ$-\frac{a^2-1}{a}$ ⓑ$-\frac{2a^2-1}{2a}$ ⓒ$-\frac{a^2+1}{a}$ ⓓ$-\frac{2a^2+1}{2a}$
ⓔ$\frac{\sqrt{a^2+4}}{2}$ ⓕ$\sqrt{a^2+1}$ ⓖ$\sqrt{4a^2+1}$ ⓗ$2a$
ⓘ$\frac{\sqrt{4a^2+1}}{2a}$ ⓙ$\frac{\sqrt{a^2+4}}{a}$ ⓚ$\frac{\sqrt{a^2+1}}{a}$ ⓛ$\frac{\sqrt{a^2+1}}{2a}$
ⓜ$\sqrt{\frac{2a^2+1}{2a}}$ ⓝ$\sqrt{\frac{4a^2+1}{2a}}$ ⓞ$\sqrt{\frac{2a^2+1}{a}}$ ⓟ$\sqrt{\frac{4a^2+1}{a}}$

$\boxed{\ \ カ\ \ }$の解答群
$ⓐ\frac{(2a^2+1)^3(a^2+1)^{\frac{3}{2}}}{60a^4}\ \pi ⓑ\frac{(2a^2+1)^{\frac{9}{2}}}{120a^4}\ \pi ⓒ\frac{(2a^2+1)^{\frac{9}{2}}}{60a^4}\ \pi$
$ⓓ\frac{(2a^2+1)^3(4a^2+1)^{\frac{3}{2}}}{60a^4}\ \pi ⓔ\frac{(4a^2+1)^{\frac{9}{2}}}{480a^4}\ \pi ⓕ\frac{(4a^2+1)^{\frac{9}{2}}}{60a^4}\ \pi$
$ⓖ\frac{(a^2+1)^2(4a^2+1)^2}{120a^{\frac{7}{2}}}\ \pi ⓗ\frac{(4a^2+1)^4}{480\sqrt2a^{\frac{7}{2}}}\ \pi ⓘ\frac{(4a^2+1)^4}{120\sqrt2a^{\frac{7}{2}}}\ \pi$

$\boxed{\ \ キ\ \ }$の解答群
$ⓐ\frac{1}{\sqrt5} ⓑ\frac{1}{\sqrt2} ⓒ1 ⓓ\sqrt2 ⓔ\frac{2}{\sqrt5} ⓕ4$

2021中央大学理工学部過去問
この動画を見る 
PAGE TOP