技術士一次 力学ノート

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平成28年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-5 を解説、台形の図心は下底側に寄る

平成28年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-5は、台形の図心が下底からどれだけ離れているかを求める問題です。上底が2L、下底が4L、高さが3Lです。

この問題のポイント

この問題は、図心の位置を計算できるかを問うものです。引っかけの核心は高さの半分にはならない点で、1.5Lが選択肢1に置いてあります。

台形は下底のほうが広いので、図心は下に寄ります。公式を忘れても図形を分ければ出せます。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢2(最も適切なもの)

> この論点をやさしく解説:図心|断面を分けて足し合わせる

各選択肢の正誤

台形の図心の公式に入れます。値を出してから選択肢を見るのが確実です。

選択肢正誤解説
1 3L÷2×(誤り)高さの半分。長方形ならこの位置になる
2 4L÷3○(正しい)3L×(2×2L+4L)÷(3×(2L+4L))=4L÷3
3 L×(誤り)下に寄りすぎている
4 L÷2×(誤り)高さ3Lに対して小さすぎる
5 L÷3×(誤り)5つのなかで最も小さい

答えは高さ3Lの半分より少し下の位置です。桁を見るだけでも③④⑤は落とせます。

選択肢2のポイント(ここが誤り)

台形の図心は下底から h×(2a+b)÷(3(a+b)) の高さにあります。aが上底、bが下底、hが高さです。

公式を忘れたら図形を分けます。長方形2L×3Lと三角形(底辺2L・高さ3L)に分け、それぞれの面積と図心の高さで重み付き平均を取ると同じ4L÷3が出ます。

上底と下底が等しければこの式はh÷2になります。長方形に戻ると高さの半分という形で、公式の検算にも使えます。

覚え方

  • 台形の図心はh×(2a+b)÷(3(a+b))
  • 下底が広いほど図心は下に寄る
  • 上底=下底ならh÷2に戻る

理解度チェック

Q.

台形の図心の位置を表す式は何か。

下底から h×(2a+b)÷(3(a+b)) の高さです。

Q.

公式を忘れたときはどう解くか。

長方形と三角形に分け、面積で重み付き平均を取ります。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成28年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」3ページ Ⅲ-5
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成28年度 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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