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Geometry · real student question

三角形 ABC で、L を辺 BC 上の点として角の二等分線 AL を引く。角 ALC は 98 度、角 ABC は 60 度である。角 ACB を度数で求めよ。

Question

三角形 ABCABC において、LL を辺 BCBC 上の点として角の二等分線 ALAL を引く。次が分かっている。

∠ALC=98∘,∠ABC=60∘\angle ALC = 98^\circ,\qquad \angle ABC = 60^\circ

∠ACB\angle ACB を求めよ。答えは度数で答えよ。

Step-by-step solution

  1. 求めたい角そのものを未知数に置く。 ∠ACB=x\angle ACB = x とする。問われている角を変数に選べば、以後の式はすべて xx だけで書けるようになり、未知の角を3つ抱え込まずに済む。

  2. 三角形 ABCABC の内角の和から ∠A\angle A を表す。 3つの角の和は 180∘180^\circ なので、

    ∠A=180∘−60∘−x=120∘−x\angle A = 180^\circ - 60^\circ - x = 120^\circ - x

  3. 二等分線でその角を半分にする。 ALAL は ∠A\angle A を二等分するので、三角形 ALCALC の内側に入る部分は

    ∠CAL=120∘−x2\angle CAL = \frac{120^\circ - x}{2}

    である。二等分線という条件を使うのはここだけで、これが大きい三角形と小さい三角形を結びつけている。

  4. 三角形 ALCALC の内角の和を書く。 LL は線分 BCBC 上にあるので、三角形 ALCALC の CC における角は同じ ∠ACB=x\angle ACB = x である。よって

    120∘−x2+98∘+x=180∘\frac{120^\circ - x}{2} + 98^\circ + x = 180^\circ

  5. 1次方程式を解く。

    120−x2+x=82  ⟹  60−x2+x=82  ⟹  x2=22\frac{120 - x}{2} + x = 82 \;\Longrightarrow\; 60 - \frac{x}{2} + x = 82 \;\Longrightarrow\; \frac{x}{2} = 22

    x=44∘x = 44^\circ

  6. 4つの角がすべて整合することを確かめる。 x=44∘x = 44^\circ とすると ∠A=76∘\angle A = 76^\circ で、その半分はそれぞれ 38∘38^\circ である。三角形 ALCALC では 38∘+98∘+44∘=180∘38^\circ + 98^\circ + 44^\circ = 180^\circ、三角形 ABCABC では 76∘+60∘+44∘=180∘76^\circ + 60^\circ + 44^\circ = 180^\circ。どちらも成り立つ。

Answer

∠ACB=44∘\angle ACB = 44^\circ

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