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【数学I】例題4.1.2:三角比を用いた測量(One More)★★

【数学I】例題4.1.2:三角比を用いた測量(One More)
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問題の解答

【数学I】問題4.1.2:三角比を用いた測量の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I4.1.2:三角比を用いた測量(One More)★★
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木に向かって水平な道路をまっすぐ歩いている人が,木の最上部にある点Pを見上げたところ,A地点でその仰角が$45^{\circ}$であった.その後,A地点から10 m進んでB地点に到達したとき,再び仰角を測ると$60^{\circ}$であった.この人の目の高さが地面から1.5 mであるとき,この木の高さを求めよ.

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% 例題I4.1.2の解答(One More)★★
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右の図のように,$\mathrm{A}^{\prime},\mathrm{B}^{\prime},\mathrm{C},\mathrm{C}^\prime,\mathrm{P}$とおき,$\mathrm{BC}=\mathrm{B}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}=x\mathrm{~m},\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}=y\mathrm{~m}$とする.

直角三角形$\mathrm{A}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}$において,

\[
y=(10+x)\tan{45}^\circ
\]

したがって,$y=10+x\cdots(\mathrm{i})$

直角三角形$\mathrm{B}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}$において,

\[
y=x\tan 60^{\circ}
\]

したがって,$y=\sqrt{3}x\cdots(\mathrm{ii})$

(i),(ii)より,$\sqrt{3}x=10+x$

$(\sqrt{3}-1)x=10$より,$x=\frac{10}{\sqrt{3}-1}=5(\sqrt{3}+1)$

これと(i)より,$y=15+5\sqrt{3}$

ゆえに,$\mathrm{PC}=y+1.5=16.5+5\sqrt{3}$

よって,木の高さは,$16.5+5\sqrt{3}(\mathrm{m})$

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% 問題I4.1.2:三角比を用いた測量(One More)★★
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木に向かって水平な道路をまっすぐ歩いている人が,木の最上部にある点Pを見上げたところ,A地点でその仰角が$30^{\circ}$であった.その後,A地点から10 m進んでB地点に到達したとき,再び仰角を測ると$45^{\circ}$であった.この人の目の高さが地面から1.5 mであるとき,この木の高さを求めよ.

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% 問題I4.1.2の解答(One More)★★
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右の図のように,$\mathrm{A}^{\prime},\mathrm{B}^{\prime},\mathrm{C},\mathrm{C}^\prime,\mathrm{P}$とおき,$\mathrm{BC}=\mathrm{B}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}=x\mathrm{~m},\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}=y\mathrm{~m}$とする.

直角三角形$\mathrm{A}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}$において,

\[
y=(10+x)\tan{30}^\circ
\]

したがって,$y=\frac{10+x}{\sqrt{3}}\cdots(\mathrm{i})$

直角三角形$\mathrm{B}^{\prime}\mathrm{C}^{\prime}\mathrm{P}$において,

\[
y=x\tan 45^{\circ}
\]

したがって,$y=x\cdots(\mathrm{ii})$

(i),(ii)より,$\sqrt{3}x=10+x$

$(\sqrt{3}-1)x=10$より,$x=\frac{10}{\sqrt{3}-1}=5(\sqrt{3}+1)$

これと(ii)より,$y=5+5\sqrt{3}$

ゆえに,$\mathrm{PC}=y+1.5=6.5+5\sqrt{3}$

よって,木の高さは,$6.5+5\sqrt{3}(\mathrm{m})$

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