장애물을 막 넘는 관측 높이와 여유 있게 넘는 높이

P에 설치한 가상의 관측 장치가 A를 직선으로 바라본다. 벽 윗면을 만나는 경우는 가려진 것으로 정한다. h=6일 때 A가 보이는지, 벽을 접촉 없이 넘는 h의 범위를 구하라. 다른 장애물은 없다.

여러 색의 벽돌이 줄지어 놓인 벽

사진: Pawel Wozniak · CC BY-SA 3.0 · 원본 출처

A=(0,0),P=(12,h),벽 위치 x=4,벽 높이 52A=(0,0),\quad P=(12,h),\quad\text{벽 위치 }x=4,\quad\text{벽 높이 }\frac52

P에 설치한 가상의 관측 장치가 A를 직선으로 바라본다. 벽 윗면을 만나는 경우는 가려진 것으로 정한다. h=6일 때 A가 보이는지, 벽을 접촉 없이 넘는 h의 범위를 구하라. 다른 장애물은 없다.

yAP(4)=h3,h=6일 때 2<52,h>152y_{AP}(4)=\frac h3,\qquad h=6\text{일 때 }2<\frac52,\qquad h>\frac{15}{2}

A와 P를 잇는 직선은 y=(h/12)x다. 벽이 있는 x=4에서 높이는 h/3이다. h=6이면 직선 높이가 2라 높이 2.5인 벽의 내부를 지나 가려진다. 벽을 접촉 없이 넘으려면 h/3>2.5, 즉 h>7.5여야 한다. h=7.5는 벽 윗면을 정확히 만나므로 주어진 규칙에서는 제외한다. 조건을 h≥7.5로 적으면 접촉을 허용하는 다른 모델이 된다. 관측 장치의 실제 크기나 빛의 회절은 고려하지 않는 좌표 직선 모델이다.

교사 질문: 벽 위치를 A 쪽으로 옮길 때 필요한 h가 왜 커지는지 직선 식에서 확인하자.

출처·착안: 【三角比】こんな導入はいかがですか?(The探究シリーズ). 위 문항의 조건·수치·풀이와 교사 질문은 새로 작성했다.