正方形の隣り合う2頂点が
である。残り2頂点の座標を求めよ。
与えられた辺をベクトルに直す。 と は隣り合う頂点なので、線分 は対角線ではなく正方形の1辺そのものである。そのベクトルは
で、長さは である。つまり正方形の1辺は である。
そのベクトルを90°回転して隣の辺を得る。 正方形では隣り合う辺は垂直で長さが等しい。これはまさに 回転が作り出すものである。 を反時計回りに回すと 、時計回りに回すと になるので、 からの候補は
の2つで、どちらも長さ である。回転が2通りあるということは、 の両側に1つずつ、正方形も2通りあるということである。この問題文のままでは答えが2つあり、片方だけ答えるのは不完全である。
場合1: だけ平行移動する。 このベクトルを与えられた各頂点に足すと、辺 が正方形の反対側の辺までずれる:
正方形は 、、、 である。
場合2: だけ平行移動する。 逆向きの回転を使うと、鏡像の正方形が得られる:
正方形は 、、、 である。
どちらの正方形も検証する。 どちらの場合も4辺はすべて長さ で、2本の対角線はどちらも である。対角線が等しく、その長さが 1辺 になることが、正方形をひし形と区別する。内積 がどちらの場合も成り立ち、直角であることが確認できる。
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