幾何の生徒は、証明のたびに 相似 と 合同 を取り違えます。この区別は小さいですが決定的です:相似な三角形は形を共有し、合同な三角形は形 と 大きさを共有します。このガイドでは、条件、計算例、証明のコツでそれをしっかり押さえます。
2 つの定義
- 相似():対応する 3 組の角がすべて等しく、対応する 3 組の辺がすべて 同じ比 である。
- 合同():対応する 3 組の角がすべて等しく、対応する 3 組の辺がすべて 長さが等しい。
つまり、合同とは比 = 1 の相似です。
4 つの合同条件
合同を証明するのに、6 つの要素(3 辺+3 角)すべてを確認する必要はありません。次のいずれか 1 つで十分です:
- SSS — 3 組の辺が等しい。
- SAS — 2 辺とその はさむ 角が等しい。
- ASA — 2 角とその はさまれた 辺が等しい。
- AAS — 2 角と はさまれていない 辺が等しい。
注意:SSA は有効な合同条件では ありません(いわゆる「あいまいなケース」)。2 つの三角形が SSA で一致していても、なお異なることがあります。
3 つの相似条件
相似には、形だけが必要です:
- AA — 対応する 2 組の角が等しい(角の和は 180° なので、3 組目は自動的に従う)。
- SSS — 3 組の辺が同じ比。
- SAS — 2 組の辺が同じ比で、その はさむ 角が等しい。
AA は、角が通常最も測りやすいため、群を抜いてよく使われます。
計算例:高さの間接測定
旗竿を直接測ることはできませんが、6 フィートの棒とその 4 フィートの影を測ることはできます。同じ時刻の旗竿の影は 30 フィートです。旗竿の高さは?
両方の三角形は同じ太陽の角度を共有する直角三角形なので、AA により相似です。
この手法 — 日光によってできる相似な三角形を比べる方法 — は、紀元前 240 年頃にエラトステネスが地球の円周を測った方法です。
面積と周の長さのスケーリング
2 つの三角形が比 で相似であるとき:
- 周の長さ は 倍になる。
- 面積 は 倍になる。
つまり、すべての辺を 2 倍にすると面積は 4 倍になります。これはすべての 2 次元図形に一般化されます。
よくある間違い
- SSA は合同を証明しない — 選択式の問題では注意しましょう。
- と書くときに 頂点の順序を間違える — 順序が重要です!これは 、、 を意味します。
- 比を確認すべきところで 相似に等しい辺を使う。
AI 三角形ソルバーで試す
任意の 2 つの三角形のデータを 三角形ソルバー に入力し、相似・合同の論証を検証しましょう。
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