二等辺三角形の頂点を中心とする3つの円が辺・三角形を含む最小の半径

分野: 三角比・平面図形

平面上で AB=AC=1\mathrm{AB} = \mathrm{AC} = 1 である二等辺三角形 ABC\mathrm{ABC} を考える。正の実数 rr に対し,A,B,C\mathrm{A}, \mathrm{B}, \mathrm{C} それぞれを中心とする半径 rr の円 33 つを合わせた領域を DrD_r とする。ただし,この問いでは,三角形と円は周とその内部からなるものとする。辺 AB,AC,BC\mathrm{AB}, \mathrm{AC}, \mathrm{BC} がすべて DrD_r に含まれるような最小の rr を ss,三角形 ABC\mathrm{ABC} が DrD_r に含まれるような最小の rr を tt と表す。

(1) ∠BAC=π3\angle \mathrm{BAC} = \dfrac{\pi}{3} のとき,ss と tt を求めよ。

(2) ∠BAC=2π3\angle \mathrm{BAC} = \dfrac{2\pi}{3} のとき,ss と tt を求めよ。

(3) 0<θ<π0 < \theta < \pi を満たす θ\theta に対して,∠BAC=θ\angle \mathrm{BAC} = \theta のとき,ss と tt を θ\theta を用いて表せ。

出典

出典(引用): 令和7(2025)年度第2次学力試験 前期日程試験 数学(文科) 第2問(東京大学の第2次試験問題からの引用)(表記を Web 用に改変)

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