2026年1月21日水曜日

複素数平面で円の方べきの定理を導き出す

【課題】
 方べきの定理をあらわす以下の複素数平面の図を考えて、以下の式の形で方べきの定理があらわされることを計算により導き出す。


【解答】
 図形の問題として解く方べきの定理は、試行錯誤によって種々の補助線を引いて考察して導き出すことができた。複素数平面の問題として解く方べきの定理は、試行錯誤によって複素数平面の式を種々に変形して考察する。その結果、以下のような式の変形を行なうならば方べきの定理が導き出せる。

(解答おわり)

(補足)
 この問題は、図形の考察で問題が解け、その解を複素数の計算の形で証明したものである。複素数の式を計算する前に図形問題の解を得ているからこそ、あたかも複素数の計算で解が得られたように解が表現できた事に注意すること。

 すなわち、上図のようにな図形を考え、補助線を引いて考察して方べきの定理が証明できたからこそ、複素数平面の計算での式の変形の方針が決められる。

 複素数平面の複素数の計算式をただ変形するだけの試行錯誤の計算で方べきの定理を証明しようと、計算の見通しが悪く、計算の森で迷子になってしまう事が多い。そのやり方で方べきの定理を証明するのは難しい。図形の問題の試行錯誤で補助線を引いて考察した方が実りが多いと思う。
 このように、方べきの定理の知識は、図形の考察によって先行して与えられている。複素数の計算よりも図形の考察の方が視野が広く融通性があり、常に先行するものである。
 複素数平面の複素数の式の計算は、その図形の、補助線を引いて図形の性質を導き出す考察プロセスを、複素数の加減乗除を計算するという抽象化したプロセスで表現しているだけと解釈できる。問題の答えを導き出す発想の源泉は、図形の考察から生み出される。

リンク:
方べきの定理の証明
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2025年11月29日土曜日

円卓への座り方の円順列の数と回転対称数

《円順列を計算する上での基本的考え方》
 人を円卓に配置する問題を解くための根本的な考え方は、以下の考え方です。
(1)円卓の1つ1つの席を固定して考えるべき。
(2)席に配置する人の順列は、円卓に対して回転した人の配置は異なる配置であるとして区別して考えるべきである。
(3)円順列では、人の配置を円卓の回りに回転させると重なる配置は同じ配置として配置の数を数える。

【問1】
 両親と子供4人を6席の円卓に並べる。両親が正面に向き合う座り方の円順列は何通りあるか。

【問2】
 大人3人と子供3人を6席の円卓に並べる。大人と大人の間に必ず子供が並ぶ座り方の円順列は何通りあるか。

この問題の解答は、ここをクリックした先にある。

場合の数と確率
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2025年10月31日金曜日

確率の難問

【問1】
  袋の中に、1と書かれたカードが4枚、2と書かれたカードが3枚、3と書かれたカードが2枚、計9枚のカードが入っている。この袋の中から同時に3枚のカードを取り出す。
(1)取り出した3枚のカードに書かれている数字がすべて異なる確率を求めよ。
(2)取り出した3枚のカードの中に同じ数字が書かれたカードが含まれていたとき、その同じ数字が1である条件付き確率を求めよ。

この問題の解答は、ここをクリックした先にある。

リンク:
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2025年10月29日水曜日

2025年10月28日火曜日

三角関数の項の増加の公式

 加法定理を使って式を変形して解く問題は、加法定理に係わる以下の公式のどれか1つを思い出すだけで、その公式が問題を解くための突破口になって問題が解けると思う。

【問1】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。
《その1》


《その2》


これらの公式は、各自で、三角関数の加法定理を使って式を変形することで確認しておくこと。

【問2】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。



【問3】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。



【問4】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。





【問5】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。


(証明開始)

(証明おわり)

【問6】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。


【問7】
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。


【問8】以下の式も、左辺から右辺を発想するのが難しい。
 以下の公式が成り立つことを確認せよ。


リンク:
三角関数: 還元公式の覚え方
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2025年10月14日火曜日

5席の円卓に3人が座る場合の数

【問1】
 円卓の席が5個ある。3人の人が、2つの空席が隣り合わ無いように席に座る場合の、人の配置の数は全部で何通りあるか。

【問1b】
 円卓の席が5個ある。3人の人が、2つの空席が隣り合わ無いように席に座る場合の、人の配置の円順列の数は全部で何通りあるか。
(注意)円順列では、人の配置を円卓の回りに回転させると重なる配置は同じ配置として配置の数を数える。

【問2】
 円卓の席が6個ある。3人の人が、3つの空席同士が互いに隣り合わ無いように席に座る場合の、人の配置の数は全部で何通りあるか。

【問2b】
 円卓の席が6個ある。3人の人が、3つの空席同士が互いに隣り合わ無いように席に座る場合の、人の配置の円順列の数は全部で何通りあるか。
(注意)円順列では、人の配置を円卓の回りに回転させると重なる配置は同じ配置として配置の数を数える。

この問題の解答はここをクリックした先にある。

場合の数と確率
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2025年10月12日日曜日

点が進む位置の確率の問題

【問1】
 数直線上の原点Oに点Pがある。1個のサイコロを投げて、1,2,3,4が出たらPを正の向きに2だけ、5,6の目が出たら負の向きに3だけ移動させる。サイコロを5回投げた後、PがOにある確率を求めよ。

この問題の解答はここをクリックした先にある。

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