面積分割問題07(平成21年度の問題、今なら出来るって?) [面積分割問題]
平成21年度の本試験土地の書式は、難しかったですね。読者の皆様の中には、「意外な問題だったから、対応が後手に回って出来なかった。もう一度同じような問題が出れば出来るのに。」とお考えの方も多いでしょう。しかし、現実というものは、そおおおおおおーーーーんなに、甘くは、無いのです。この手の問題は異常に難しいのです。時計は、チクタク・チクタクと非情な進み方をするのに、計算はカタツムリのようにしか進んでくれません。
「どうやら俺の負けだぜ…
時間よ止まれ
生命のめまいの中で…」
などど本試験中に、矢沢永吉の歌を歌いたくなってはいけません。
このたび、ほとんど、同じような問題を用意しましたので、これに取り組む前に、解き方を復習してから臨んでください。問題では、図面は描くこととなってはいませんが、ブログの図面では見難いので、一旦紙に描いてください。また問題文はゆっくり読んで、十分納得した上、与えられた座標値は、指定のメモリーに入れて確認を済ませてから、求点求積にどのくらい時間がかかるかやってみましょう。マツヨシは計っていませんが、今までの経験から20分ぐらいかなと予測します。(辺長計算は省略しました。)
【例題1】
図1のようにABCDAで囲まれた土地(303番)の所有権の登記名義人である甲山は、隣接する二つの土地(304番及び305番)の所有権の登記名義人である乙川との間で、お互いの所有土地の一部を分筆して、それらを交換する契約を結ぶ予定である。
その契約に先だって、土地家屋調査士丙野は、甲山から303番の土地を分筆することを依頼された。(乙川所有の土地の分筆は、後日別の調査士によって申請書を作成する予定である。)なお、303番・304番・305番の土地は登記簿の地目も現況も宅地である。
ただし、下の条件に従って図2のように分筆すること。
(条件)
①ABに平行な線で分割し、分割点をI・Fとする。但し、直線ABと直線IFの間隔は1.69mとする。
②DAに平行な線で分割し、分割点をH・Eとする。
③I・Fの延長とH・Eの延長の交点をGとする。
④四角形ABFIの部分を(イ)とする。
⑤三角形HECの部分を(ロ)とする。
⑥四角形ABCDを(イ)・(ロ)と残地の3筆に分筆する。残地部分を(ハ)とする。
⑦三角形EFGの部分を(ニ)とする。
⑧面積は、出来得る限り(イ)+(ロ)=(ニ)となるようにする。
⑨各分割点の座標値は、四捨五入して下2桁まで求めること。
⑩実測面積の計算値の端数処理は、登記の申請書に記載する場合の表示方法によるものとする。なおこの表示方法で表示した場合において、(イ)+(ロ)=(ニ)の式の誤差は0.02㎡以下とする。
甲山は、(イ)と(ロ)を乙川に譲り渡す代わりに、(ニ)を乙川から譲り受けることとする予定である。
A→Bの方向角を求めよ。(四捨五入して1秒単位までで求めよ。)
A→Dの方向角を求めよ。(四捨五入して1秒単位までで求めよ。)
四角形ABCDの面積を求めよ。
分割点E・F・H・Iの座標値を求めよ。
乙川が自己所有の土地を分筆する時に分割点となるGの座標値を求めよ。
(イ)・(ロ)・(ハ)・(ニ)の土地の面積を求めよ。
但し(ハ)の面積を計算するにあたっては、分筆前の土地の総面積から(イ)・(ロ)を差し引いて算出するのではなく、(ハ)の周囲の筆界点(新設の筆界点を含む)の座標値によって算出するものとする。
メモリーの使用の仕方は、以下のように指定します。この方が、解答を見るときに見易いでしょう。
表1
* X座標 Y座標
A +2342.08 -3008.75 →aメモリーに入れること
B +2342.08 -3001.33 →指定しない
C +2360.77 -2993.81 →cメモリーに入れること
D +2354.61 -3008.75 →指定しない
E 計算点である。 →eメモリーに入れること
F 計算点である。 →fメモリーに入れること
G 計算点である。 →mメモリーに入れること
H 計算点である。 →yメモリーに入れること
I 計算点である →指定しない
図1
* C
*D
* (303) (305)
*A B
* (304)
図2
* Cc
* Hy
* (ロ)
*D
* Ee
* (ハ)
* (ニ)
*I Ff Gm
(イ)
*Aa B
《解答》
本試験で、このような問題が出たら、かなり難問ですから、全部解けないことも覚悟の上、まず図を描きましょう。HEの線を入れるには、求点計算をしなければいけませんが、目分量で勝手に線を入れておくのもひとつの方法です。下手な計算よりよほど正確かもしれません。
AとBの座標値を見て、「あっ、Xの座標値が同じだ。」と気が付く人や、さらにAとDの座標値を見て、「あっ、Yの座標値が同じだ。」と気が付く人は、かなりこの手の問題に慣れていらっしゃいます。これが解れば、計算するまでも無く
A→Bの方向角=90゜0′0″(単に90゜でも可)
A→Dの方向角=0゜0′0″(単に0゜でも可)
しかし、焦っている時は、普通気が付かないものです。但し、見取図が結構正確に描いてあったり、先に地積測量図を描いたりした時に、気が付くことが多いようです。
この問題では、いやでも気が付くように、先に方向角を求めさせることにしました。
指定のとおりA→a、C→cとした上で、便宜勝手にB→b、D→dとします。
答
A→Bの方向角=arg(b-a)=90゜0′0″
A→Dの方向角=arg(d-a)=0゜0′0″
b-a=7.42i 、d-a=12.53ですから、以下、メモリーの節約のため、
Bの座標値はa+7.42i
Dの座標値はa+12.53
Iの座標値はa+1.69(←平行線の間隔1.69mより)
と表すこととします。(図3参照)
最初から、「あっ、X(またはY)の座標値が同じだ。」と気が付いた方は、BやDの座標値を入力することなく、最初からこのように表記するのがベターでしょう。その場合、B・Dの座標値そのものを、電卓に入力する必要はありません。
以下は、bやdのメモリーには、B・Dの座標値が入っていないものとして解説します。
Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-(a+7.42i ))×(c-a)}]=162.9390
「滝川クリステル検算」を行いましょう。
(つまり、図の向きを変えて「松尾の求積法」を適用しましょう。)
答
四角形ABCDの面積=162.93㎡(宅地だから)
図3
* Cc
* Hy
* (ロ)
*D(a+12.53)
* Ee
* (ハ)
* (ニ)
(a+1.69)
*I Ff Gm
(イ)
*Aa B(a+7.42i)
各座標値を求めてみましょう。
Iの座標値=a+1.69
答
I=+2343.77-3008.75i
F点を求めます。F点は直線BC上の点であり、I点・F点のX座標値は等しくなっています。これを、「松尾の切片計算法」で求めます。
「松尾の切片計算法」は、以下のとおりでした。
E点の座標値が与えられ、
Z=t×A+(1-t)×B…(直線ABの式)の時
E点のX座標値と同じX座標値を持つ直線AB上の点のY座標値は(新♪実)で計算する。
E点のY座標値と同じY座標値を持つ直線AB上の点のX座標値は(新♪虚)で計算する。
t={Re(A-B)}^-1×Re(E-B)…(新♪実)
t={Im(A-B)}^-1×Im(E-B)…(新♪虚)
ここで、A→Bの順序はいつもアルファベット順に統一してください。そうしないと間違いの元となります。
まず、BCは、B→Cがアルファベット順ですから
t={Re(B-C)}^-1×Re(I-C)…(新♪実)
t={Re(a+7.42i -c)}^-1×Re(a+1.69-c)
具体的な計算内容は
a+7.42i -c=-18.69-7.52i として、「アンス・コンジャ法」で、実部のみを取り出します。つまりANS+Conja(ANS)=としてさらに÷2とします。
電卓画面に、-18.69のみを得たら、「X^-1」キーで逆数をとり、そのまま、
ANS^-1(a+1.69-c)=0.91+0.80i を得ます。さらに「アンス・コンジャ法」で、実部0.91のみを取り出します。これがtです。
電卓画面に、tの数値が表示されている時に、
F=t×B+(1-t)×Cを計算します。具体的には
F=ANS(a+7.42i )+(1-ANS)c
=2343.77-3000.65i
とします。100倍して下3桁を読むと、X・Y座標値ともたまたま四捨五入し易い数値ですから、Rnd(ANS)で丸めてfメモリーに入れます。
IとFのX座標値が完全に一致しているのを確認して、Fは検算の必要無しと考えます。
答
F=+2343.77-3000.65i
****************************************
上級者以外、見てはいけない知ってはならない。
ここで、上級者の皆様からは、「Fの座標値は、生(なま)の数値をメモリーに入れるのではなく、a+1.69+8.10i のように表すべきではないか。そうすればメモリーの節約にもなるのでは…。」とご指摘を受けそうです。全くそのとおりです。このようにすれば、メモリーの節約になって大変良いのです。ただ難点を言えば、Dをa+12.53と表記した場合、元々A・Dの座標値は、下2桁までで与えられていますので、端数は存在しません。例えば、Dの座標値は、
D=+2354.61-3008.75i となっていますが、正確には
D=+2354.610000…-3008.750000…i と解釈できます。
しかし、FのY座標値は、たまたま下3桁4桁あたりが0であったとしても、正確には少し端数も有ります。計算がうまく行かず、端数も含めた正確な面積計算をしなければならなくなることも考えられます。そのために、fメモリーを確保しておくのも一つの方法ではないかと考えます。
また、「a+1.69+8.10i 」の式はやや長いので、入力時に間違い易いこと、さらに、本問題は何とかメモリーが足りそうな予想がするので、ここはfメモリーに入れるように問題で指定した次第です。
なお、メモリー不足が予想される問題であれば、当然fメモリーは使用せず「a+1.69+8.10i 」と表記することとなります。その場合、cメモリーも使用せず、「a+18.69+14.94i 」などと表記することも出来ます。
****************************************
さて、次は、HEの直線をどの位置に引くかという問題です。
「松尾の面積比・相似比分割法」で解いてみましょう。
四角形ABCD=(イ)+(ロ)+(ハ)
(イ)+(ロ)=(ニ)でした。よって、
四角形ABCD=(ニ)+(ハ)=台形DIGHとなります。
ここで図4のようにCDの延長(言い換えればHDの延長)と、GIの延長の交点をQと置きます。計算の方針としては、三角形QDIと三角形QHGが相似であることと、互いの面積比から相似比を出して、QH・QGの長さを決定することとします。
図4
* Hy
* D(a+12.53)
(a+1.69)
* Qb I Gm
Qは、交点ですから、「松尾の四点交点法」で計算したい気持ちに駆られますが、ここは、「松尾の切片計算法」で簡単に計算出来ます。
まず、CDは、C→Dがアルファベット順ですから
t={Re(C-D)}^-1×Re(I-D)…(新♪実)
t={Re(c-(a+12.53))}^-1×Re((a+1.69)-(a+12.53))
t=-1.76を得ます。
電卓画面に、tの数値が表示されている時に、
Q=t×C+(1-t)×Dを計算します。具体的には
Q=ANS×c+(1-ANS)(a+12.53)
Q=2343.77-3035.04i
とします。これを、Rnd()キーで丸めたりせずに、そのままbメモリーに入れます。
「電卓内部検算」をします。つまり、数値を紙に書いたりせず、再度計算して出た答えからメモリー内容を引き算して、その差が適正(この場合0)であることを確かめます。
次に、三角形QDIの面積を求めます。
Abs[Im{0.5×Conja(D-Q)×(I-Q)}]
=Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-b)×((a+1.69)-b)}]
=Abs[Im{345.60+142.49i }]
これを四捨五入しないでそのまま「アンス・コンジャ法」で虚部のみを取り出し、電卓画面に「i 」の付かない142.49を表示させます。つまりANS-Conja(ANS)=としてさらに÷2i とします。
電卓画面に「i 」の付かない142.49が表示されている状態で、
三角形QHG=三角形QDIの面積+台形DIGHの面積ですから
四角形ABCD=162.9390㎡=台形DIGHの面積
三角形QHG÷三角形QDI=
(ANS+162.9390)÷ANS=2.14(面積比)
√ANS=1.46…これを丸めたりせずに、そのままdメモリーに入れます。
H=Q+線分QH∠arg(C-Q)
G=Q+線分QG∠arg(F-I)
但し、arg(F-I)の部分は、arg(A-B)でもあるいは単に90°でも可。
H=b+d×Abs((a+12.53)-b)∠arg(c-b)
下3桁以下が四捨五入し易い数値であることを確認の後、Rnd()で丸めて
→yメモリーに入れる。「電卓内部検算」をします。
G=b+d×Abs((a+1.69)-b)∠90…「°」の単位は省略可。
下3桁以下が四捨五入し易い数値であることを確認の後、Rnd()で丸めて
→mメモリーに入れる。「電卓内部検算」をします。
HとGのY座標値が一致することをもって、とりあえず検算の必要なしと考えます。
答
H=+2359.64-2996.55i
G=+2343.77-2996.55i
次にEを求めます。
t={Im(C-F)}^-1×Im(G-F)…(新♪虚)
t={Im(c-f)}^-1×Im(m-f)
t=0.60を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
E=ANS×c+(1-ANS)f
=2353.96-2996.55i
とします。100倍して下3桁を読むと、X・Y座標値とも四捨五入し易い数値ですから、Rnd(ANS)で丸めてeメモリーに入れます。「電卓内部検算」をします。
答
E=+2353.96-2996.55i
(イ)四角形ABFI=
Abs[Im{0.5×Conja((a+1.69)-(a+7.42i ))×(f-a)}]
=13.1144㎡
(ロ)三角形HEC=
Abs[Im{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}]
=7.7816㎡
(ニ)三角形EFG=
Abs[Im{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}]
=20.8895㎡
(イ)+(ロ)-(ニ)=0.0065㎡
(誤差が適正とみて面積の検算はしないこととする。)
(ハ)五角形DIFEH
線分DEで分けたとして
=Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-e)×(y-e)}]
+Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-f)×(e-(a+1.69))}]
=142.0415㎡
(イ)+(ロ)+(ハ)=162.9375
四角形ABCD=162.9390㎡とほとんど同じとみて検算不要とする。
これらの差は、E・F・Hなどの座標値の丸めによる誤差である。
(全ての答)
A→Bの方向角=arg(b-a)=90゜0′0″
A→Dの方向角=arg(d-a)=0゜0′0″
面積は宅地であることに注意。
四角形ABCDの面積=162.93㎡
座標値の表し方は、どうであっても内容が合っていれば正解とします。
E=+2353.96-2996.55i
F=+2343.77-3000.65i
G=+2343.77-2996.55i
H=+2359.64-2996.55i
I=+2343.77-3008.75i
(イ) 13.11㎡
(ロ) 7.78㎡
(ハ)142.04㎡
(ニ) 20.88㎡
さて、これで終わったわけですが、「松尾の面積比・相似比分割法」で解きました。
今度は、「強引二次方程式分割法」で解いてみましょう。
これは、台形DIGHの高さ(IG)をhと置いて、二次方程式を解く方法です。
D→Hの方向角をθと置きます。
θ=arg(H-D)=arg(C-D)=arg(c-(a+12.53))
=67゜35′34.32″
DI=D-I=10.84
四角形ABCD=162.9390㎡=台形DIGHの面積でしたので、
台形DIGH=
0.5×h×(10.84+(10.84+h/Tan(θ)))=162.9390
h×(10.84×2+1/Tan(θ))h)=162.9390×2
{1/Tan(θ)}×h^2+10.84×2h-162.9390×2=0
今まで使っていた電卓とは別の電卓を使用します。
1/Tan(67゜35′34.32″)=0.412316…
→丸めたりせずにaメモリーに入れます。
10.84×2=21.68
→丸めたりせずにbメモリーに入れます。
-162.9390×2=-325.878
→丸めたりせずにcメモリーに入れます。
二次方程式の根(-B±√(B^2-4AC))/2A…(根の公式)ですから
「±」の「-」の部分は計算の必要のない無縁根であることは明白ですので、「+」の方だけを計算します。この公式の表現のとおりそのまま計算してみますと、
h=12.200406…
となって、
IGの距離は12.20mであることが解ります。後は、「松尾の面積比・相似比分割法」と同じです。
****************************************
上級者は、自分を甘やかすことになるので、以下を見てはいけない知ってはならない。
「おらおら上級者のくせに、そんな記事読むんじゃねえよ。暇があったら民法の勉強せいや。行った行った。」
「下手な鉄砲方式」を中級以下の方のために解説します。
まず、正確に図を描きます。目分量で、HEの線を入れます。
IGの距離を12.00mぐらいと図面上で読み取ったと仮定しましょう。
Fの座標値や(イ)の面積は、既に算出出来たとします。
この仮定の上で、G・H・Eの各座標値を計算します。以下の計算においては、座標値の値や、面積の数値を四捨五入にて丸めたりはしません。時間が無ければ、一切「電卓内部検算」はしません。
G=a+1.69+12.00i →mメモリーに入れます。
Hの座標値を計算します。
t={Im(C-D)}^-1×Im(G-D)…(新♪虚)
t={Im(c-(a+12.53))}^-1×Im(m-(a+12.53))
この計算の過程で、メモリーに余裕が有れば、{Im(c-(a+12.53))}^-1の値をメモリーに入れて置くと、IGの距離を変えて再度Hの座標値を計算するときに役立ちますが、ここではそこまではしないこととしました。
t=0.80を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
H=ANS×c+(1-ANS)(a+12.53)
(↑平成22年4月23日まで上の式のHを間違ってEとしていました。)
=+2359.56-2996.75i
(↑平成22年4月23日まで上の式の数値を間違って+2353.56-2996.75i としていました。)
丸めずyメモリーに入れます。
Eの座標値を計算します。
t={Im(B-C)}^-1×Im(G-C)…(新♪虚)
t={Im((a+7.42i )-c)}^-1×Im(m-c)
この計算の過程で、メモリーに余裕が有れば、{Im((a+7.42i )-c)}^-1の値をメモリーに入れて置くと、IGの距離を変えて再度Hの座標値を計算するときに役立ちますが、ここではそこまではしないこととしました。
t=0.39を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
E=ANS×(a+7.42i )+(1-ANS)c
=+2353.46-2996.75i
丸めずeメモリーに入れます。
(イ)+(ロ)-(二)を計算します。
(イ)+(ロ)-(二)
=13.1144
+Abs[Im{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}]
-Abs[Im{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}]
=3.17㎡(正確には3.172375…)
→これを下4桁まで、3.1724と紙に書き留めます。
実際の計算は、13.1144に「i 」を付けて、
13.1144i
+{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}
-{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}
のようにするのが良いでしょう。
(イ)+(ロ)-(二)の計算結果が正の数値で出ましたから、(イ)+(ロ)の方が大です。そこで、HGを右に動かさなければいけません。
(↓平成22年4月23日まで書いていた下の方法は、時間が掛るので、改良しました。)
線分HGの距離を出します。
HG=y-m=15.7878(メートル)
動かす距離は、
3.1724÷15.7878=0.2009(メートル)
「この割り算で、何故HGを動かす距離が解るのか?」と疑問に思われる方は、「面積分割問題05」の真ん中付近(図1の前後)の解説をお読みください。
ここで、HGを動かす距離は0.2009メートルであることがわかります。
これはIG=12.20mを意味します。また、0.2の後に端数が有りますが、切り上げてIG=12.21mとするには端数が小さすぎますので、計算確認するまでも無く、IG=12.20mで決まりです。
後は、「松尾の面積比・相似比分割法」と同じです。
なお、最初の仮定がIG=12.00mと正解に近い数値であったので、出来ましたが、この数値が、正解から遠く離れた値であった場合はこのように簡単に出来るとは限りません。その辺の詳しいところは、読者の皆様各自でご研究ください。
****************************************
その後、マツヨシが「松尾の面積比・相似比分割法」で、実際計算してみました。AとCの座標値だけをメモリーに入力し、問題を熟知してから、全ての答えを紙に書き出すまで、検算を含めて、21分42秒掛りました。但し、1回しかチャレンジしていません。皆様はもっと速いはずです。
「どうやら俺の負けだぜ…
時間よ止まれ
生命のめまいの中で…」
などど本試験中に、矢沢永吉の歌を歌いたくなってはいけません。
このたび、ほとんど、同じような問題を用意しましたので、これに取り組む前に、解き方を復習してから臨んでください。問題では、図面は描くこととなってはいませんが、ブログの図面では見難いので、一旦紙に描いてください。また問題文はゆっくり読んで、十分納得した上、与えられた座標値は、指定のメモリーに入れて確認を済ませてから、求点求積にどのくらい時間がかかるかやってみましょう。マツヨシは計っていませんが、今までの経験から20分ぐらいかなと予測します。(辺長計算は省略しました。)
【例題1】
図1のようにABCDAで囲まれた土地(303番)の所有権の登記名義人である甲山は、隣接する二つの土地(304番及び305番)の所有権の登記名義人である乙川との間で、お互いの所有土地の一部を分筆して、それらを交換する契約を結ぶ予定である。
その契約に先だって、土地家屋調査士丙野は、甲山から303番の土地を分筆することを依頼された。(乙川所有の土地の分筆は、後日別の調査士によって申請書を作成する予定である。)なお、303番・304番・305番の土地は登記簿の地目も現況も宅地である。
ただし、下の条件に従って図2のように分筆すること。
(条件)
①ABに平行な線で分割し、分割点をI・Fとする。但し、直線ABと直線IFの間隔は1.69mとする。
②DAに平行な線で分割し、分割点をH・Eとする。
③I・Fの延長とH・Eの延長の交点をGとする。
④四角形ABFIの部分を(イ)とする。
⑤三角形HECの部分を(ロ)とする。
⑥四角形ABCDを(イ)・(ロ)と残地の3筆に分筆する。残地部分を(ハ)とする。
⑦三角形EFGの部分を(ニ)とする。
⑧面積は、出来得る限り(イ)+(ロ)=(ニ)となるようにする。
⑨各分割点の座標値は、四捨五入して下2桁まで求めること。
⑩実測面積の計算値の端数処理は、登記の申請書に記載する場合の表示方法によるものとする。なおこの表示方法で表示した場合において、(イ)+(ロ)=(ニ)の式の誤差は0.02㎡以下とする。
甲山は、(イ)と(ロ)を乙川に譲り渡す代わりに、(ニ)を乙川から譲り受けることとする予定である。
A→Bの方向角を求めよ。(四捨五入して1秒単位までで求めよ。)
A→Dの方向角を求めよ。(四捨五入して1秒単位までで求めよ。)
四角形ABCDの面積を求めよ。
分割点E・F・H・Iの座標値を求めよ。
乙川が自己所有の土地を分筆する時に分割点となるGの座標値を求めよ。
(イ)・(ロ)・(ハ)・(ニ)の土地の面積を求めよ。
但し(ハ)の面積を計算するにあたっては、分筆前の土地の総面積から(イ)・(ロ)を差し引いて算出するのではなく、(ハ)の周囲の筆界点(新設の筆界点を含む)の座標値によって算出するものとする。
メモリーの使用の仕方は、以下のように指定します。この方が、解答を見るときに見易いでしょう。
表1
* X座標 Y座標
A +2342.08 -3008.75 →aメモリーに入れること
B +2342.08 -3001.33 →指定しない
C +2360.77 -2993.81 →cメモリーに入れること
D +2354.61 -3008.75 →指定しない
E 計算点である。 →eメモリーに入れること
F 計算点である。 →fメモリーに入れること
G 計算点である。 →mメモリーに入れること
H 計算点である。 →yメモリーに入れること
I 計算点である →指定しない
図1
* C
*D
* (303) (305)
*A B
* (304)
図2
* Cc
* Hy
* (ロ)
*D
* Ee
* (ハ)
* (ニ)
*I Ff Gm
(イ)
*Aa B
《解答》
本試験で、このような問題が出たら、かなり難問ですから、全部解けないことも覚悟の上、まず図を描きましょう。HEの線を入れるには、求点計算をしなければいけませんが、目分量で勝手に線を入れておくのもひとつの方法です。下手な計算よりよほど正確かもしれません。
AとBの座標値を見て、「あっ、Xの座標値が同じだ。」と気が付く人や、さらにAとDの座標値を見て、「あっ、Yの座標値が同じだ。」と気が付く人は、かなりこの手の問題に慣れていらっしゃいます。これが解れば、計算するまでも無く
A→Bの方向角=90゜0′0″(単に90゜でも可)
A→Dの方向角=0゜0′0″(単に0゜でも可)
しかし、焦っている時は、普通気が付かないものです。但し、見取図が結構正確に描いてあったり、先に地積測量図を描いたりした時に、気が付くことが多いようです。
この問題では、いやでも気が付くように、先に方向角を求めさせることにしました。
指定のとおりA→a、C→cとした上で、便宜勝手にB→b、D→dとします。
答
A→Bの方向角=arg(b-a)=90゜0′0″
A→Dの方向角=arg(d-a)=0゜0′0″
b-a=7.42i 、d-a=12.53ですから、以下、メモリーの節約のため、
Bの座標値はa+7.42i
Dの座標値はa+12.53
Iの座標値はa+1.69(←平行線の間隔1.69mより)
と表すこととします。(図3参照)
最初から、「あっ、X(またはY)の座標値が同じだ。」と気が付いた方は、BやDの座標値を入力することなく、最初からこのように表記するのがベターでしょう。その場合、B・Dの座標値そのものを、電卓に入力する必要はありません。
以下は、bやdのメモリーには、B・Dの座標値が入っていないものとして解説します。
Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-(a+7.42i ))×(c-a)}]=162.9390
「滝川クリステル検算」を行いましょう。
(つまり、図の向きを変えて「松尾の求積法」を適用しましょう。)
答
四角形ABCDの面積=162.93㎡(宅地だから)
図3
* Cc
* Hy
* (ロ)
*D(a+12.53)
* Ee
* (ハ)
* (ニ)
(a+1.69)
*I Ff Gm
(イ)
*Aa B(a+7.42i)
各座標値を求めてみましょう。
Iの座標値=a+1.69
答
I=+2343.77-3008.75i
F点を求めます。F点は直線BC上の点であり、I点・F点のX座標値は等しくなっています。これを、「松尾の切片計算法」で求めます。
「松尾の切片計算法」は、以下のとおりでした。
E点の座標値が与えられ、
Z=t×A+(1-t)×B…(直線ABの式)の時
E点のX座標値と同じX座標値を持つ直線AB上の点のY座標値は(新♪実)で計算する。
E点のY座標値と同じY座標値を持つ直線AB上の点のX座標値は(新♪虚)で計算する。
t={Re(A-B)}^-1×Re(E-B)…(新♪実)
t={Im(A-B)}^-1×Im(E-B)…(新♪虚)
ここで、A→Bの順序はいつもアルファベット順に統一してください。そうしないと間違いの元となります。
まず、BCは、B→Cがアルファベット順ですから
t={Re(B-C)}^-1×Re(I-C)…(新♪実)
t={Re(a+7.42i -c)}^-1×Re(a+1.69-c)
具体的な計算内容は
a+7.42i -c=-18.69-7.52i として、「アンス・コンジャ法」で、実部のみを取り出します。つまりANS+Conja(ANS)=としてさらに÷2とします。
電卓画面に、-18.69のみを得たら、「X^-1」キーで逆数をとり、そのまま、
ANS^-1(a+1.69-c)=0.91+0.80i を得ます。さらに「アンス・コンジャ法」で、実部0.91のみを取り出します。これがtです。
電卓画面に、tの数値が表示されている時に、
F=t×B+(1-t)×Cを計算します。具体的には
F=ANS(a+7.42i )+(1-ANS)c
=2343.77-3000.65i
とします。100倍して下3桁を読むと、X・Y座標値ともたまたま四捨五入し易い数値ですから、Rnd(ANS)で丸めてfメモリーに入れます。
IとFのX座標値が完全に一致しているのを確認して、Fは検算の必要無しと考えます。
答
F=+2343.77-3000.65i
****************************************
上級者以外、見てはいけない知ってはならない。
ここで、上級者の皆様からは、「Fの座標値は、生(なま)の数値をメモリーに入れるのではなく、a+1.69+8.10i のように表すべきではないか。そうすればメモリーの節約にもなるのでは…。」とご指摘を受けそうです。全くそのとおりです。このようにすれば、メモリーの節約になって大変良いのです。ただ難点を言えば、Dをa+12.53と表記した場合、元々A・Dの座標値は、下2桁までで与えられていますので、端数は存在しません。例えば、Dの座標値は、
D=+2354.61-3008.75i となっていますが、正確には
D=+2354.610000…-3008.750000…i と解釈できます。
しかし、FのY座標値は、たまたま下3桁4桁あたりが0であったとしても、正確には少し端数も有ります。計算がうまく行かず、端数も含めた正確な面積計算をしなければならなくなることも考えられます。そのために、fメモリーを確保しておくのも一つの方法ではないかと考えます。
また、「a+1.69+8.10i 」の式はやや長いので、入力時に間違い易いこと、さらに、本問題は何とかメモリーが足りそうな予想がするので、ここはfメモリーに入れるように問題で指定した次第です。
なお、メモリー不足が予想される問題であれば、当然fメモリーは使用せず「a+1.69+8.10i 」と表記することとなります。その場合、cメモリーも使用せず、「a+18.69+14.94i 」などと表記することも出来ます。
****************************************
さて、次は、HEの直線をどの位置に引くかという問題です。
「松尾の面積比・相似比分割法」で解いてみましょう。
四角形ABCD=(イ)+(ロ)+(ハ)
(イ)+(ロ)=(ニ)でした。よって、
四角形ABCD=(ニ)+(ハ)=台形DIGHとなります。
ここで図4のようにCDの延長(言い換えればHDの延長)と、GIの延長の交点をQと置きます。計算の方針としては、三角形QDIと三角形QHGが相似であることと、互いの面積比から相似比を出して、QH・QGの長さを決定することとします。
図4
* Hy
* D(a+12.53)
(a+1.69)
* Qb I Gm
Qは、交点ですから、「松尾の四点交点法」で計算したい気持ちに駆られますが、ここは、「松尾の切片計算法」で簡単に計算出来ます。
まず、CDは、C→Dがアルファベット順ですから
t={Re(C-D)}^-1×Re(I-D)…(新♪実)
t={Re(c-(a+12.53))}^-1×Re((a+1.69)-(a+12.53))
t=-1.76を得ます。
電卓画面に、tの数値が表示されている時に、
Q=t×C+(1-t)×Dを計算します。具体的には
Q=ANS×c+(1-ANS)(a+12.53)
Q=2343.77-3035.04i
とします。これを、Rnd()キーで丸めたりせずに、そのままbメモリーに入れます。
「電卓内部検算」をします。つまり、数値を紙に書いたりせず、再度計算して出た答えからメモリー内容を引き算して、その差が適正(この場合0)であることを確かめます。
次に、三角形QDIの面積を求めます。
Abs[Im{0.5×Conja(D-Q)×(I-Q)}]
=Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-b)×((a+1.69)-b)}]
=Abs[Im{345.60+142.49i }]
これを四捨五入しないでそのまま「アンス・コンジャ法」で虚部のみを取り出し、電卓画面に「i 」の付かない142.49を表示させます。つまりANS-Conja(ANS)=としてさらに÷2i とします。
電卓画面に「i 」の付かない142.49が表示されている状態で、
三角形QHG=三角形QDIの面積+台形DIGHの面積ですから
四角形ABCD=162.9390㎡=台形DIGHの面積
三角形QHG÷三角形QDI=
(ANS+162.9390)÷ANS=2.14(面積比)
√ANS=1.46…これを丸めたりせずに、そのままdメモリーに入れます。
H=Q+線分QH∠arg(C-Q)
G=Q+線分QG∠arg(F-I)
但し、arg(F-I)の部分は、arg(A-B)でもあるいは単に90°でも可。
H=b+d×Abs((a+12.53)-b)∠arg(c-b)
下3桁以下が四捨五入し易い数値であることを確認の後、Rnd()で丸めて
→yメモリーに入れる。「電卓内部検算」をします。
G=b+d×Abs((a+1.69)-b)∠90…「°」の単位は省略可。
下3桁以下が四捨五入し易い数値であることを確認の後、Rnd()で丸めて
→mメモリーに入れる。「電卓内部検算」をします。
HとGのY座標値が一致することをもって、とりあえず検算の必要なしと考えます。
答
H=+2359.64-2996.55i
G=+2343.77-2996.55i
次にEを求めます。
t={Im(C-F)}^-1×Im(G-F)…(新♪虚)
t={Im(c-f)}^-1×Im(m-f)
t=0.60を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
E=ANS×c+(1-ANS)f
=2353.96-2996.55i
とします。100倍して下3桁を読むと、X・Y座標値とも四捨五入し易い数値ですから、Rnd(ANS)で丸めてeメモリーに入れます。「電卓内部検算」をします。
答
E=+2353.96-2996.55i
(イ)四角形ABFI=
Abs[Im{0.5×Conja((a+1.69)-(a+7.42i ))×(f-a)}]
=13.1144㎡
(ロ)三角形HEC=
Abs[Im{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}]
=7.7816㎡
(ニ)三角形EFG=
Abs[Im{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}]
=20.8895㎡
(イ)+(ロ)-(ニ)=0.0065㎡
(誤差が適正とみて面積の検算はしないこととする。)
(ハ)五角形DIFEH
線分DEで分けたとして
=Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-e)×(y-e)}]
+Abs[Im{0.5×Conja((a+12.53)-f)×(e-(a+1.69))}]
=142.0415㎡
(イ)+(ロ)+(ハ)=162.9375
四角形ABCD=162.9390㎡とほとんど同じとみて検算不要とする。
これらの差は、E・F・Hなどの座標値の丸めによる誤差である。
(全ての答)
A→Bの方向角=arg(b-a)=90゜0′0″
A→Dの方向角=arg(d-a)=0゜0′0″
面積は宅地であることに注意。
四角形ABCDの面積=162.93㎡
座標値の表し方は、どうであっても内容が合っていれば正解とします。
E=+2353.96-2996.55i
F=+2343.77-3000.65i
G=+2343.77-2996.55i
H=+2359.64-2996.55i
I=+2343.77-3008.75i
(イ) 13.11㎡
(ロ) 7.78㎡
(ハ)142.04㎡
(ニ) 20.88㎡
さて、これで終わったわけですが、「松尾の面積比・相似比分割法」で解きました。
今度は、「強引二次方程式分割法」で解いてみましょう。
これは、台形DIGHの高さ(IG)をhと置いて、二次方程式を解く方法です。
D→Hの方向角をθと置きます。
θ=arg(H-D)=arg(C-D)=arg(c-(a+12.53))
=67゜35′34.32″
DI=D-I=10.84
四角形ABCD=162.9390㎡=台形DIGHの面積でしたので、
台形DIGH=
0.5×h×(10.84+(10.84+h/Tan(θ)))=162.9390
h×(10.84×2+1/Tan(θ))h)=162.9390×2
{1/Tan(θ)}×h^2+10.84×2h-162.9390×2=0
今まで使っていた電卓とは別の電卓を使用します。
1/Tan(67゜35′34.32″)=0.412316…
→丸めたりせずにaメモリーに入れます。
10.84×2=21.68
→丸めたりせずにbメモリーに入れます。
-162.9390×2=-325.878
→丸めたりせずにcメモリーに入れます。
二次方程式の根(-B±√(B^2-4AC))/2A…(根の公式)ですから
「±」の「-」の部分は計算の必要のない無縁根であることは明白ですので、「+」の方だけを計算します。この公式の表現のとおりそのまま計算してみますと、
h=12.200406…
となって、
IGの距離は12.20mであることが解ります。後は、「松尾の面積比・相似比分割法」と同じです。
****************************************
上級者は、自分を甘やかすことになるので、以下を見てはいけない知ってはならない。
「おらおら上級者のくせに、そんな記事読むんじゃねえよ。暇があったら民法の勉強せいや。行った行った。」
「下手な鉄砲方式」を中級以下の方のために解説します。
まず、正確に図を描きます。目分量で、HEの線を入れます。
IGの距離を12.00mぐらいと図面上で読み取ったと仮定しましょう。
Fの座標値や(イ)の面積は、既に算出出来たとします。
この仮定の上で、G・H・Eの各座標値を計算します。以下の計算においては、座標値の値や、面積の数値を四捨五入にて丸めたりはしません。時間が無ければ、一切「電卓内部検算」はしません。
G=a+1.69+12.00i →mメモリーに入れます。
Hの座標値を計算します。
t={Im(C-D)}^-1×Im(G-D)…(新♪虚)
t={Im(c-(a+12.53))}^-1×Im(m-(a+12.53))
この計算の過程で、メモリーに余裕が有れば、{Im(c-(a+12.53))}^-1の値をメモリーに入れて置くと、IGの距離を変えて再度Hの座標値を計算するときに役立ちますが、ここではそこまではしないこととしました。
t=0.80を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
H=ANS×c+(1-ANS)(a+12.53)
(↑平成22年4月23日まで上の式のHを間違ってEとしていました。)
=+2359.56-2996.75i
(↑平成22年4月23日まで上の式の数値を間違って+2353.56-2996.75i としていました。)
丸めずyメモリーに入れます。
Eの座標値を計算します。
t={Im(B-C)}^-1×Im(G-C)…(新♪虚)
t={Im((a+7.42i )-c)}^-1×Im(m-c)
この計算の過程で、メモリーに余裕が有れば、{Im((a+7.42i )-c)}^-1の値をメモリーに入れて置くと、IGの距離を変えて再度Hの座標値を計算するときに役立ちますが、ここではそこまではしないこととしました。
t=0.39を得ます。これが電卓画面に表示されている時に、
E=ANS×(a+7.42i )+(1-ANS)c
=+2353.46-2996.75i
丸めずeメモリーに入れます。
(イ)+(ロ)-(二)を計算します。
(イ)+(ロ)-(二)
=13.1144
+Abs[Im{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}]
-Abs[Im{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}]
=3.17㎡(正確には3.172375…)
→これを下4桁まで、3.1724と紙に書き留めます。
実際の計算は、13.1144に「i 」を付けて、
13.1144i
+{0.5×Conja(y-e)×(c-e)}
-{0.5×Conja(e-f)×(m-f)}
のようにするのが良いでしょう。
(イ)+(ロ)-(二)の計算結果が正の数値で出ましたから、(イ)+(ロ)の方が大です。そこで、HGを右に動かさなければいけません。
(↓平成22年4月23日まで書いていた下の方法は、時間が掛るので、改良しました。)
線分HGの距離を出します。
HG=y-m=15.7878(メートル)
動かす距離は、
3.1724÷15.7878=0.2009(メートル)
「この割り算で、何故HGを動かす距離が解るのか?」と疑問に思われる方は、「面積分割問題05」の真ん中付近(図1の前後)の解説をお読みください。
ここで、HGを動かす距離は0.2009メートルであることがわかります。
これはIG=12.20mを意味します。また、0.2の後に端数が有りますが、切り上げてIG=12.21mとするには端数が小さすぎますので、計算確認するまでも無く、IG=12.20mで決まりです。
後は、「松尾の面積比・相似比分割法」と同じです。
なお、最初の仮定がIG=12.00mと正解に近い数値であったので、出来ましたが、この数値が、正解から遠く離れた値であった場合はこのように簡単に出来るとは限りません。その辺の詳しいところは、読者の皆様各自でご研究ください。
****************************************
その後、マツヨシが「松尾の面積比・相似比分割法」で、実際計算してみました。AとCの座標値だけをメモリーに入力し、問題を熟知してから、全ての答えを紙に書き出すまで、検算を含めて、21分42秒掛りました。但し、1回しかチャレンジしていません。皆様はもっと速いはずです。
2010-02-14 14:48
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