높이 추정에서 거리 오차와 각도 오차를 함께 남긴다

수평 거리 d와 고도각 θ를 측정해 높이 H를 추정한다. 두 측정값은 주어진 범위의 어떤 조합도 가능하다고 가정한다. d=10,θ=36도를 넣은 한 값 대신 가능한 높이의 정확한 범위를 구하라.

바다에 세워진 붉은 등대

사진: Gordon Leggett · CC BY-SA 4.0 · 원본 출처

9.8≤d≤10.2,35.5∘≤θ<36.5∘,H=dtan⁡θ9.8\le d\le10.2,\qquad35.5^{\circ}\le\theta<36.5^{\circ},\qquad H=d\tan\theta

수평 거리 d와 고도각 θ를 측정해 높이 H를 추정한다. 두 측정값은 주어진 범위의 어떤 조합도 가능하다고 가정한다. d=10,θ=36도를 넣은 한 값 대신 가능한 높이의 정확한 범위를 구하라.

9.8tan⁡35.5∘≤H<10.2tan⁡36.5∘9.8\tan35.5^{\circ}\le H<10.2\tan36.5^{\circ}

이 범위에서 d와 tanθ는 모두 양수이고 각각 입력이 커질수록 증가한다. 따라서 최소 높이는 가장 작은 거리와 가장 작은 각도를 함께 사용할 때 얻는다. 최대 쪽 경계는 가장 큰 거리와 각도의 상한을 함께 쓴다. 각도 상한 36.5도는 포함되지 않아 높이 상한도 포함되지 않는다. 각도와 거리가 함께 가능한 조합이라는 조건이 있어 이 경계에 임의로 가까워질 수 있다. 두 오차가 특정 상관관계로 묶여 있다면 이 구간은 여전히 안전한 경계일 수 있어도 정확한 전체 범위라고 단정할 수 없다. 계산기에 넣을 때에는 도수 모드를 사용한다.

교사 질문: 각도만 정확하다고 가정한 범위와 둘 다 불확실한 범위를 비교해 한 오차를 생략한 영향을 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.