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第3問

四面体 ABCDABCD の向かい合う辺 ABAB と CDCD の長さをそれぞれ aa、bb とする。このねじれの位置にある二直線間の距離は dd、なす角は θ\theta である。ABAB と CDCD の両方に平行な平面が四面体 ABCD を二つの立体に分ける。この平面から ABAB、CDCD までの距離の比が kk であるとき、二立体の体積比を求めよ。
ステップ 2/5: 相似四面体の体積を求める
VAPWX=(kk+1)3V.V_{APWX}=\left(\frac{k}{k+1}\right)^3V.
詳しい解説

WXWX を通り面 BCDBCD に平行な平面を導入し、ABAB との交点を PP とする。四面体 APWXAPWX は線形比 k/(k+1)k/(k+1) で ABCDABCD に相似なので、VAPWX=k3V/(k+1)3V_{APWX}=k^3V/(k+1)^3 である。