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第3問

立方体 ABCDA′B′C′D′ABCDA'B'C'D' の上面を ABCDABCD、下面を A′B′C′D′A'B'C'D' とし、AA は A′A' の真上にあるとする。点 XX は ABCDABCD の周上を等速で動き、点 YY は B′C′CBB'C'CB の周上を同じ速さで動く。両点は同時に AA から BB へ、B′B' から C′C' へ出発する。XYXY の中点の軌跡を求めよ。
ステップ 1/6: 座標を設定し関係する頂点を特定する
A=(0,0,0),C′=(1,1,1),B=(1,0,0),C=(1,1,0),B′=(1,0,1)A=(0,0,0),\quad C'=(1,1,1),\quad B=(1,0,0),\quad C=(1,1,0),\quad B'=(1,0,1)
X と Y が動く2つの正方形の周を示す立方体。
同期運動に使う上下面の正方形を示す立方体の3次元図。
詳しい解説

A=(0,0,0)A=(0,0,0)、C′=(1,1,1)C'=(1,1,1) の単位立方体を用いる。すると B=(1,0,0)B=(1,0,0)、C=(1,1,0)C=(1,1,0)、B′=(1,0,1)B'=(1,0,1) となり、2つの周と指定された向きに一致する。