は の正三角形である。辺 上の点 と辺 上の点 (いずれも頂点とは一致しない)が を満たす。直線 と の交点を とする。
(a) で に垂直な高さ を引き、 を求めよ。
(b) を示し、 を求めよ。
(a) 正三角形では高さが中線を兼ねることを使う。 なので、 から下ろした垂線の足 は の中点になり、
これによって、2辺の長さが分かっている直角三角形に持ち込める。
(a) 直角三角形 で三平方の定理を使う。
これは正三角形でおなじみの という結果で、ここでは にあたる。
(b) 比べるべき三角形の組を正しく選ぶ。 つい選びたくなる と の組は うまくいかない。 は一般に と等しくないからである。代わりに と を比べる:
どちらの三角形でも、対応する2辺の間に夾角があるので、これは本物の2辺夾角相等(SAS)の対応である。
(b) 2本の線分が等しいことを結論する。 2辺夾角相等より であり、対応する部分から
が得られる。さらに次に必要になる角の等式 も同時に手に入る。
(b) 交点 のまわりで角を追いかける。 は 上にあるので、半直線 は における の角を分割する:
合同から得られた等しい角を足すと、
三角形 の と における角がまさにこの2つなので、
(b) 問われている角に直す。 は線分 上にあるので、 と は補角の関係にある:
答えが 、 の位置によらないことに注意したい。 を保ったまま2点を辺上で動かすと、2本の線分は一緒に回転し、なす角はつねに のままである。、、、 として座標で確かめても となり、正しいことが確認できる。
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