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【数学I】例題4.2.6:三角形の成立条件(One More)★★★

【数学I】例題4.2.6:三角形の成立条件(One More)
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問題の解答

【数学I】問題4.2.6:三角形の成立条件の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I4.2.6:三角形の成立条件(One More)★★★
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$\triangle\mathrm{ABC}$において,$\mathrm{AB}=x,\mathrm{AC}=x+1,\mathrm{BC}=x+2$のとき,次の問いに答えよ.

(1) $x$のとり得る値の範囲を求めよ.

(2) $\triangle\mathrm{ABC}$が鈍角三角形となる$x$の値の範囲を求めよ.

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% 例題I4.2.6の解答(One More)★★★
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(1) $x<x+1<x+2$であるから,三角形が成立する条件より,
\[
x+2<x+(x+1)
\]

よって,$x$のとり得る値の範囲は,$x>1\cdots(\mathrm{i})$

(2) 辺$\mathrm{BC}$が最大の辺であるから,鈍角三角形となる条件は$A>90^{\circ}$,すなわち,$\cos A<0$である.

余弦定理より,

\[
\cos A=\frac{x^2+(x+1)^2-(x+2)^2}{2x(x+1)}<0
\]

したがって,$x^2+(x+1)^2-(x+2)^2<0$

整理すると,$x^2-2x-3<0$

ゆえに,$(x-3)(x+1)<0$

これを解くと,$-1<x<3\cdots(\mathrm{ii})$

よって,(i),(ii)より,求める$x$の値の範囲は,$1<x<3$

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% 問題I4.2.6:三角形の成立条件(One More)★★★
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3辺の長さが$2,3,x$である三角形について,次の問いに答えよ.

(1) $x$のとり得る値の範囲を求めよ.

(2) この三角形が鈍角三角形となるような$x$の値の範囲を求めよ.

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% 問題I4.2.6の解答(One More)★★★
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(1) 三角形が成立する条件より,$|3-2|<x<3+2$

よって,$x$のとり得る値の範囲は,$1<x<5\cdots(\mathrm{i})$

(2)

(ア)$1<x<3$のとき

最大の辺の長さは3であるから,その対角が$90^\circ$より大きいとき,鈍角三角形となる.

したがって,$3^2>2^2+x^2$

整理すると,$x^2-5<0$

ゆえに,$(x+\sqrt{5})(x-\sqrt{5})<0$

これを解くと,$-\sqrt{5}<x<\sqrt{5}\cdots(\mathrm{ii})$

(i),(ii)の共通範囲を求めると,${1<x<\sqrt{5}}$

(イ)$3\leqq x<5$のとき

最大の辺の長さは$x$であるから,その対角が$90^\circ$より大きいとき,鈍角三角形となる.

したがって,$x^2>2^2+3^2$

整理すると,$x^2-13>0$

ゆえに,$(x+\sqrt{13})(x-\sqrt{13})>0$

これを解くと,$x<-\sqrt{13},\sqrt{13}<x\cdots(\mathrm{iii})$

(i),(iii)の共通範囲を求めると,$\sqrt{13}<x<5$

よって,(ア),(イ)より,求める$x$の値の範囲は,$1<x<\sqrt{5},\sqrt{13}<x<5$

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