球が通過する部分の立体

[2018 東大 第6問]

 座標空間内の4点O(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(1,1,1)を考える。

\(\frac{1}{2} < r < 1\)とする。点Pが線分OA,AB,BC上を動くときに点Pを中心とする半径rの球(内部を含む)が通過する部分を、それぞれ\(V_1,V_2,V_3\)とする。

(1)平面y=tが\(V_1,V_3\)双方と共有点をもつようなtの範囲を与えよ。さらに、この範囲のtに対し、平面y=tとV_1の共通部分および、平面y=tと\(V_3\)の共通部分を同一平面上に図示せよ。

(2)\(V_1,V_3\)の共通部分が\(V_2\)に含まれるためのrについての条件を求めよ。

(3)rは(2)の条件をみたすとする。\(V_1\)の体積をSとし、\(V_1とV_2\)の共通部分をTとする。\(V_1,V_2,V_3\)を合わせて得られる立体Vの体積をSとTを用いて表せ。

(4)ひきつづきrは(2)の条件をみたすとする。SとTを求め、Vの体積を決定せよ。


表示: なし 球の移動 立体

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共通部分を求める平面 なし 平面 y=t  平面 z=t  (平面との共通部分も上のV1,V2,V3と連動しています)

変数の設定:半径r= t=  増減の幅0.1 0.01 0.001  

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