・長文です。 中学数学の範囲外(三角関数)が含まれています。
・問題文は2次元ですが、3次元FreeCADのマクロで、XY平面上に作図しました。
オリジナル
Youtube
いつもの先生 様 (0:00〜7:20)
銀河最速!「令和7年度 京都府公立高等学校 中期選抜 第5問
https://youtu.be/1w5b9XkEJGg
・保護されていない通信
26京都府 <R7年(2025年)全問PDF -4-
http://homepage1.canvas.ne.jp/ynaka/R7PDF/26kyoto.pdf#page=11
< 数学苦手な中学生,応援します 様内
http://homepage1.canvas.ne.jp/ynaka/index.html
sympyのweb上での実行方法
SymPy Live Shellで。FreeCADのマクロは、以下で実行できません。
https://qiita.com/mrrclb48z/items/00dd08b0317069be9342#web%E4%B8%8A%E3%81%AE%E5%AE%9F%E8%A1%8C%E6%96%B9%E6%B3%95sympy-live-shell%E3%81%A7
最初に
・次を考えていませんでした。
sympyで(オリジナル 様の方法を参考に)
ver0.1
・>色々解き方がある。
計算量は多いです。
# ver0.1 >色々解き方がある。
from sympy import *
var('BE,CD,EF,EG,EI,ID,DJ')
AB=3*sqrt(2)
BC=7
# degABC=45
# degBCD=60
# degBDC=90
BE =solve(Eq(1/sqrt(2),BE/AB),BE)[0] #;print("#",BE)
CE =BC-BE ;print("#",CE)
CD =solve(Eq(Rational(1,2),CD/BC),CD)[0] #;print("#",CD)
EF =solve(Eq(1/sqrt(3),EF/BE),EF)[0] #;print("#",EF)
EG =solve(Eq(1/sqrt(3),EG/CE),EG)[0] #;print("#",EG)
FG =EG-EF ;print("#",FG)
CEG=Rational(1,2)*CE*EG #;print("#",CEG)
EI =solve(Eq(CE/CD ,EI/ID),EI)[0] #;print("#",EI) # 角の二等分線
DJ =solve(Eq(2 /sqrt(3),CD/DJ),DJ)[0] #;print("#",DJ)
CED=Rational(1,2)*CE*DJ #;print("#",CED)
CEI=CED*EI/(EI+ID) #;print("#",CEI)
FGH=sqrt(3)/4*FG**2 #;print("#",FGH) # 正三角形
print("#",CEG-CEI-FGH)
# 4
# sqrt(3)/3
# 43*sqrt(3)/60
ver0.2
・正三角形の面積の計をFGの長さを計算せず に。面積比で、EIHFの面積計算。
ありがたみがありませんでした。
# ver0.2 面積比で
from sympy import *
var('BCD,BD')
BD =Rational(7,2)*sqrt(3)
rep={BCD:Rational(1,2)*BD*BD/sqrt(3)}
BEF=BCD*((3 /BD)**2) #;print("#",BEF)
ECG=BCD*((4 /BD)**2) ;print("#",ECG ,",",ECG .subs(rep))
CDH=BCD*((Rational(7,2)/BD)**2) #;print("#",CDH)
GFH=collect(BEF+ECG+CDH-BCD,BCD) #;print("#",GFH)
ECI=BCD*Rational(4,7)*4/(4+Rational(7,2)) ;print("#",ECI ,",",ECI .subs(rep))
EIHF=ECG-GFH-ECI ;print("#",EIHF,",",EIHF.subs(rep))
# 64*BCD/147 , 8*sqrt(3)/3
# 32*BCD/105 , 28*sqrt(3)/15
# 86*BCD/735 , 43*sqrt(3)/60
ver0.3
・xy座標で。中途半端な感じがします。
# ver0.3 xy座標で。中途半端な感じがします。
from sympy import *
AB =3*sqrt(2)
BC =7
# degABC=45
# degBCD=60
# degBDC=90
#
BE= AB/sqrt(2) #;print("#",BE)
CE=BC-BE #;print("#",CE)
CD=BC/2 #;print("#",CD)
#
B = Point(0 ,0)
C =B+Point(BC,0)
D =C+Point(-CD/2 ,CD/2*sqrt(3))
A =B+Point(AB/sqrt(2),AB/sqrt(2) )
#
E = Point(A.x ,0)
F = Point(A.x ,BE /sqrt(3))
G = Point(A.x ,CE /sqrt(3))
H = Point(BC/2,(BC/2)/sqrt(3)) # △BCHは二等辺三角形
I =E+(D-E)*C.distance(E)/(C.distance(E)+C.distance(D)) # 角の2等分線の定理
FG=G.y-F.y
print("#",CE)
print("#",FG)
print("#",Polygon(E,I,H,F).area)
# 4
# sqrt(3)/3
# 43*sqrt(3)/60
sympyで(いつもの方法で)
・xy平面の三角関数で
ver0.4
# ver0.4 xy平面の三角関数で
from sympy import *
AB ,BC =3*sqrt(2),7
radABC,radBCD,radBDC=rad(45),rad(60),rad(90)
#
B= Point(0 ,0)
A=B+Point(AB*cos(radABC),AB*sin(radABC))
C=B+Point(BC,0)
D=C+Point(-BC/2*cos(radBCD),BC/2*sin(radBCD) )
E= Point(A.x ,0)
F= Point(E.x , E.x *tan(pi-radBCD-radBDC))
G= Point(E.x ,(C.x-E.x)*tan(radBCD/2))
H= Point(C.x/2,(C.x/2) *tan(radBCD/2)) #△BCHは二等辺三角形
I=E+(D-E)*C.distance(E)/(C.distance(E)+C.distance(D)) # 角の2等分線の定理
print("#",C.distance(E))
print("#",F.distance(G))
print("#",Polygon(E,I,H,F).area)
# 4
# sqrt(3)/3
# 43*sqrt(3)/60
ver0.5
・何が何でもTriangleで
# ver0.5
from sympy import *
AB,BC=3*sqrt(2),7
trBEA=Triangle(asa=(45 ,AB/sqrt(2) ,90))
trBCD=Triangle(asa=(90-60,BC ,60))
trBEF=Triangle(asa=(30 ,AB/sqrt(2) ,90))
trECG=Triangle(asa=(90 ,BC-AB/sqrt(2),30))
B,E,A=trBEA.vertices[0],trBEA.vertices[1],trBEA.vertices[2]
C,D = trBCD.vertices[1],trBCD.vertices[2]
F = trBEF.vertices[2]
G =E+ trECG.vertices[2]
H =Line(C,G).intersection(Line(B,D))[0] # ;print(H)
I =Line(C,G).intersection(Line(E,D))[0] # ;print(H)
print("#",C.distance(E))
print("#",F.distance(G))
print("#",Polygon (E,I,H,F).area)
print("#",Triangle(E,I,H) .area+Triangle(E,H,F).area)
print("#",Triangle(E,C,G) .area-Triangle(E,C,I).area-Triangle(F,H,G).area)
# 4
# sqrt(3)/3
# 43*sqrt(3)/60
# 43*sqrt(3)/60
# 43*sqrt(3)/60
ver0.6
・CAD風。
・>AD//BCじゃないの罠すぎませんか?w (Youtubeのコメント様より)
# ver0.6
from sympy import *
AB =3*sqrt(2)
BC =7
radABC=rad(45)
radBCD=rad(60)
radBDC=rad(90)
B= Point(0 ,0)
C=B+Point(BC,0) #;print(C)
A= Point(AB,0) .rotate( radABC,B) #;print(A)
E= Line (B ,C) .projection(A) #;print(E)
D= Point(BC/2,0).rotate(-radBCD,C) #;print(D)
F=Line(E,A).intersection(Line(B,D))[0] #;print(F)
G=Line(E,A).intersection(
Line(C,Point(BC/2,0).rotate(-radBCD/2,C)))[0] #;print(G)
H=Line(C,G).intersection(Line(B,D))[0] #;print(H)
I=Line(C,G).intersection(Line(E,D))[0] #;print(I)
print("#",C.distance(E))
print("#",F.distance(G))
print("#",Polygon(E,I,H,F).area)
print("#",float(D.y-A.y))
# 4
# sqrt(3)/3
# 43*sqrt(3)/60
# 0.031088913245535265
FreeCADのマクロで作図
・問題文は2次元ですが、3次元FreeCADのマクロで、XY平面に作図しました。
・計算部分は、Ver.0.6 の コピー貼り付けです。
# 以下でます。
# この機能は非推奨です。この機能を直接使用しないでください。
# 「make_linear_dimension」または「make_linear_dimension_obj」のいずれかを使用してください。
import FreeCAD
import Part
import DraftTools
import Draft
import Mesh
# # ##############################################
# ver0.6
from sympy import *
AB =3*sqrt(2)
BC =7
radABC=rad(45)
radBCD=rad(60)
radBDC=rad(90)
B= Point(0 ,0)
C=B+Point(BC,0) #;print(C)
A= Point(AB,0) .rotate( radABC,B) #;print(A)
E= Line (B ,C) .projection(A) #;print(E)
D= Point(BC/2,0).rotate(-radBCD,C) #;print(D)
F=Line(E,A).intersection(Line(B,D))[0] #;print(F)
G=Line(E,A).intersection(
Line(C,Point(BC/2,0).rotate(-radBCD/2,C)))[0] #;print(G)
H=Line(C,G).intersection(Line(B,D))[0] #;print(H)
I=Line(C,G).intersection(Line(E,D))[0] #;print(I)
print("#",C.distance(E))
print("#",F.distance(G))
print("#",Polygon(E,I,H,F).area)
print("#",float(D.y-A.y))
# # 4
# # sqrt(3)/3
# # 43*sqrt(3)/60
# # 0.031088913245535265
############################################################################
# 3D作図 z=0 XY平面に作図しました。
# 2024-10-08 fontsize 追加しました。従来と互換性がありません。
# 2024-10-20 HR
# 2025-03-27 HL
############################################################################
def myDimension(fontsize,myExtOvershoot,start_point, end_point,HVP):
x1, y1 = start_point.args
x2, y2 = end_point.args
myFlipText = True
if HVP=="PL":
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myFlipText = False
myExtOvershoot1=abs(myExtOvershoot)
elif HVP=="PR":
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myFlipText = False
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
elif HVP=="VL":
if x1<x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x1),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
elif x1<x2 and y1>y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x1),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
elif x1>x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x2),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
else:
myP1 =Point(float(x2),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
elif HVP=="VR":
if x1<x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x2),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
elif x1<x2 and y1>y2:
myP1 =Point(float(x2),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
elif x1>x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x1),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
else:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x1),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
elif HVP=="HL":
if x1 < x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y2))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
elif x1 < x2 and y1>=y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y1))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
#myFlipText = True
elif x1 > x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y1))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
else:
myP1 =Point(float(x1),float(y2))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1= abs(myExtOvershoot)
elif HVP=="HR":
#if x1<x2 and y1<y2: # 2024-10-20 HR
if x1<x2 and y1<=y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y1))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
elif x1<x2 and y1>y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y2))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
myFlipText = False
elif x1>x2 and y1<y2:
myP1 =Point(float(x1),float(y2))
myP2 =Point(float(x2),float(y2))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
else:
myP1 =Point(float(x1),float(y1))
myP2 =Point(float(x2),float(y1))
myExtOvershoot1=-abs(myExtOvershoot)
else:
print("")
myM =myP1.midpoint(myP2)
myT =myM+myExtOvershoot1*((myP1-myM).unit).rotate( -pi/2 )
dimension = Draft.makeDimension(
FreeCAD.Vector(myP1.x, myP1.y, 0), # 点1の座標
FreeCAD.Vector(myP2.x, myP2.y, 0), # 点2の座標
FreeCAD.Vector(float(myT.x),float(myT.y),0) # 矢印の位置を中央に設定
)
# Ext Overshootを設定
dimension.ViewObject.ExtOvershoot = -float(myExtOvershoot)
dimension.ViewObject.FlipText = myFlipText
# 矢印のスタイルを設定
dimension.ViewObject.ArrowType = "Arrow" # 矢印のタイプを "Arrow" に設定
dimension.ViewObject.ArrowSize = fontsize/5
dimension.ViewObject.TextSpacing = 0
dimension.ViewObject.LineColor = (0.0, 1.0, 0.0) # 緑色
dimension.ViewObject.FontSize = fontsize # フォントサイズを指定
def myXYZ2Txt_2D(A):
return ""
def myXYZ2Txt_XY_2D(A):
return '(' + str(A.x) + ',' + str(A.y) + ')'
def myTxtXYZ_2D(fontsize,A,myWedgei):
P5x=float(A.x)
P5y=float(A.y)
P5z=0.0
p5 = FreeCAD.Vector(P5x, P5y, P5z)
myText = Draft.makeText(myWedgei, p5)
myText.Label = myWedgei
FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveObject.FontSize = str(fontsize,)+' mm'
return
def myTxtXYZ_S_2D(fontsize,*xy_tx):
for i in range(1,int(len(xy_tx)/2)+1):
myTxtXYZ_2D(fontsize,xy_tx[2*i-2],xy_tx[2*i-1]+myXYZ2Txt_2D(xy_tx[2*i-2]) )
return
def myTxtXYZ_XY_S_2D(fontsize,*xy_tx):
for i in range(1,int(len(xy_tx)/2)+1):
myTxtXYZ_2D(fontsize,xy_tx[2*i-2],xy_tx[2*i-1]+myXYZ2Txt_XY_2D(xy_tx[2*i-2]) )
return
def myTxtXYZ_MoveY_2D(fontsize,MoveY,A,myWedgei):
P5x=float(A.x)
P5y=float(A.y)+MoveY
P5z=0.0
p5 = FreeCAD.Vector(P5x, P5y, P5z)
myText = Draft.makeText(myWedgei, p5)
myText.Label = myWedgei
FreeCADGui.ActiveDocument.ActiveObject.FontSize = str(fontsize,)+' mm'
return
def myTxtXYZ_XY_S_MoveY_2D(fontsize,MoveY,*xy_tx):
for i in range(1,int(len(xy_tx)/2)+1):
myTxtXYZ_MoveY_2D(fontsize,MoveY,xy_tx[2*i-2],xy_tx[2*i-1]+myXYZ2Txt_XY_2D(xy_tx[2*i-2]) )
return
############################################################################
# 3D作図 z=0 XY平面に作図しました。
############################################################################
def myLine_2D(A,B):
Ax,Ay,Az=float(A.x),float(A.y),0.0
Bx,By,Bz=float(B.x),float(B.y),0.0
pl = FreeCAD.Placement()
pl.Rotation.Q = (0.4247081540122249, 0.17592004639554645, 0.33985110062924484, 0.8204732460821097)
pl.Base = FreeCAD.Vector(-3.9166066876399563, -2.1670824762243774, 1.7495260956243028)
points = [FreeCAD.Vector(Ax,Ay,Az), FreeCAD.Vector(Bx,By,Bz)]
line = Draft.make_wire(points, placement=pl, closed=False, face=True, support=None)
Draft.autogroup(line)
return
def myLine_S_2D(*args):
for i in range(1,len(args)):
myLine_2D(args[i-1],args[i])
return
def myLine_C_2D(*args):
for i in range(1,len(args)):
myLine_2D(args[i-1],args[i])
myLine_2D(args[i],args[0])
return
def myLine_H_2D(*args):
for i in range(1,len(args)):
myLine_2D(args[0],args[i])
return
##################################################################################
myLine_C_2D(A,B,E,C,D)
myLine_S_2D(B,F,H,D)
myLine_S_2D(A,G,F,E)
myLine_S_2D(C,I,H,G)
myLine_S_2D(E,I,D)
myFontsize =0.3
myTxtXYZ_XY_S_2D(myFontsize,A,"A",B,"B",C,"C",D,"D",E,"E",F,"F",G,"G",H,"H",I,"I")
myOvershoot=myFontsize*4
myDimension(myFontsize,myOvershoot,B,A,"PL")
myDimension(myFontsize,myOvershoot,B,C,"HR")
myDimension(myFontsize,myOvershoot,A,D,"VR")
####################################################################################
doc = App.activeDocument()
#
# 2025-03-27 なんだか調子が悪い
# App.ActiveDocument.addObject("App::Origin", "Origin")
# App.ActiveDocumen!t.getObject('Origin').Visibility = True
origin = doc.addObject("App::Origin", "Origin")
# origin.Visibility = True
#
App.ActiveDocument.recompute()
Gui.activeDocument().activeView().viewAxonometric()
Gui.SendMsgToActiveView("ViewFit")
isometric方向。斜め方向から。
上空からです。平面図です。
・水平方向、鉛直方向、平行寸法は、override(手打ち)しています。
無理数表示を勉強中です。
・角度寸法は、Measure Angularを使っています。
いつもの? sympyの実行環境と 参考のおすすめです。
いつもと違うおすすめです。
ver0.1
・The solvers module in SymPy implements methods for solving equations.
https://docs.sympy.org/latest/modules/solvers/solvers.html
ver0.2
collect() collects common powers of a term in an expression. For example
https://docs.sympy.org/latest/tutorials/intro-tutorial/simplification.html#collect
ver0.3
The area of the polygon.
https://docs.sympy.org/latest/modules/geometry/polygons.html#sympy.geometry.polygon.Polygon.area
ver0.4
rotate(angle, pt=None)
https://docs.sympy.org/latest/modules/geometry/points.html#sympy.geometry.point.Point2D.rotate
ver0.5
class sympy.geometry.polygon.Triangle(*args, **kwargs)
https://docs.sympy.org/latest/modules/geometry/polygons.html#sympy.geometry.polygon.Triangle
ver0.6
The intersection with another geometrical entity.
https://docs.sympy.org/latest/modules/geometry/lines.html#sympy.geometry.line.LinearEntity.intersection