ノリの悪い日記

古今東西の映画、ポピュラー音楽、その他をいまここに交錯させながら随想します。

初等幾何

雑記 (2)

ネットで見かけた問題をただやってみた. どこかの高校入試の問題だと思う. 問題の要旨は一辺の長さが の正方形 で, 辺 上に点 を , 辺 上に点 を になるようにとって、図のようにするとき、 と の面積比を求めよというものである。(解)四角形 の頂点は同一円…

雑記

前に紹介した、神奈川県公立高校の2019年入試問題で、解き方はいろいろあるのだが、面積比を使って長さの比を求めるやり方は意外と簡単だなあと最近思ったので、ちょっと記事にしておく。この問題は実際の入試で正答率 2 % 台だったのである。【問】 三角形 …

陥没地帯 (312)

半角の公式の図形的証明. の内心を , の内側にある傍心を とする. , , とする. また, から, に下ろした垂線の足を , から, の延長に下ろした垂線の足を とする.だから,ここで,から, と は相似である. したがって, , つまり,また, だから, と は相似である. …

陥没地帯 (311)

大正 年の幾何の問題. 左横書きの採用というのは, 数式がある以上, ほぼ必然だったんだということに今更気がついた. ちなみに新聞の見出しが右横書きから左横書きに変わったのは, 戦後のことである.【問】 三角形 ノ重心 ヲ通リテ直線 ヲ引キ二邊 , ト夫々 ,…

陥没地帯 (310)

年, 京大文系の問題. この問題のように垂心とか, 外心とかを位置ベクトルで表せという問題をよく見かける. 表わすのはよいが, そうするといったい何がうれしいのだろう. 【問】 において, , , とする. の垂心を とするとき, を と を用いて表わせ.【解】平面…

陥没地帯 (309)

京大 年, 理系甲の問題. いろいろな解き方があるなあ. 時間に余裕がないときは, 解 で終わらしてしまうと思う.【問】 において, の二等分線とこの三角形の外接円との交点で と異なる点を とする. 同様に, , の二等分線とこの外接円との交点をそれぞれ, , と…

陥没地帯 (308)

京大文系 年のやさしい問題. しかも, 記事 ですでにやった内容だが, いろいろな求め方があるので, 別解としてあげておく. 半角の公式はすぐに忘れるが, 忘れたら都度導出していれば, そのうち自然に覚えてしまう.【問】【解】 , , とおく. とすると,だから,…

陥没地帯 (307)

三角形の重心と内心が常に三角形の内部にあるというような基本的なことを高校数学の範囲で証明するには, ベクトルを使うのが明快でよいと思う. 例えば, 「 において, 点 が, 直線 に関しては頂点 と同じ側にあり, 直線 に関 しては頂点 と同じ側にあり, 直線…

陥没地帯 (306)

年の “Iberoamerican Mathematical Olympiads” の問題から.【問】 の外心を とする. 直線 と の交点を , 直線 と の交点を , 直線 と の交点を とし, の外接円の半径を とする. このとき,が成り立つことを証明せよ.【解】 が直角三角形のとき, たとえば を直…

陥没地帯 (305)

記事 の結果から, 角の 等分線の長さを実際に求めることができる.だから, //「シュタイナー=レームスの定理」という下のような定理があるが, 上で求めた中線の長さを使って味もそっけもなく証明してみる.【定理】 の , の 等分線と , の交点をそれぞれ, , と…

陥没地帯 (304)

年京大乙理系の問題. 同一法でも記事 で触れた内容が示せるという, とても面白い問題である. これは幾何の問題として, 国際的にみても, 歴史的にみても恥ずかしくないレベルにあると思う. ちなみに, 年の数学オリンピックは, 日本は国別順位 位だったんだな…

陥没地帯 (303)

「 のそれぞれの内角の 等分線の交点のうち, 辺に近い 点を結んでできる三角形は正三角形である」という, 名高いモーリーの定理. 日本では, 年頃によく知られるようになり, 林鶴一が 年に, フランク・モーリーから林宛の書簡を添えて紹介記事を書いているの…

陥没地帯 (302)

年のセンター試験の問題. ジェルゴンヌ点が出てくるのでとりあげてみた. ナーゲル点とジェルゴンヌ点は, 等距離共役点である.【問】 【解】 とおく. 内接円の半径を とすれば,だから, から,, は, ジェルゴンヌ点で, は内接円と の接点である.接弦定理から, …

陥没地帯 (301)

すでに触れた内容もあるが, 傍心に関する基本事項がややこしいので, まとめておく.三角形 の頂点 の外角 の 等分線と頂点 の外角 の 等分線の交点を とする. から に垂線を下ろし, その足を とする. また, から直線 , に下ろしたそれぞれの垂線の足をあらた…

陥没地帯 (300)

三角形の外心と垂心は等角共役点である.【問】 の内心を , 外心を , 垂心を とするとき, の面積を求めよ.【解】 の内接円の半径を とし, 外接円の半径を とする. から に下ろした垂線の足を とし, 垂線が円と交わる点を とする. から , から , から に下ろし…

陥没地帯 (299)

年の東京大学, 文理共通問題. 中学受験の問題にそのままなりそうである.【問】 【解】 メネラウスの定理から,したがって,これから,同様にして,したがって,以上より, の面積と の面積の比は, である. //【別解】 したがって, あとは同じである. //

陥没地帯 (298)

「清宮の定理」の証明. 証明法は直前の記事の「ターナーの定理」の証明とほぼ同じである. *1【定理】 の外接円上の 点を , とし, 辺 , , に関する点 の対称点をそれぞれ , , とする. 直線 , , が , , と交わる点をそれぞれ , , とすると, 点 , , は 直線上に…

陥没地帯 (297)

「発見的研究法」と副題がついている清宮俊雄の著書『幾何学』にあるターナーの定理の証明. 「清宮の定理」は, 直前の記事にあるようにターナー (Turner) の定理の拡張によって得られたとされている.【定理】 の外接円 に関してたがいに反転をなす 点を , と…

陥没地帯 (296)

シムソン線をなす点 , , を点 を相似の中心として 倍の相似比で相似変換した点 , , を結んだ直線をスタイネル (シュタイナー) 線という. なぜ, シムソン線を相似変換しただけの直線に名前がついているかというと, この直線は, 直前の記事で示した の垂心を通…

陥没地帯 (295)

シムソンの定理の初等幾何による証明が出てきたのでスタイネル (Steiner) の定理の初等幾何による証明もみておく.【定理】 の垂心を とし, 外接円周上の 点を とすると, 点 の に関するシムソン線は線分 の中点を通る.【証明】最初に記号の定義をする.シムソ…

陥没地帯 (294)

年センター試験, 数学 追試験から. 最初はシムソン線の証明. なお, 記事 には複素平面を使ったシムソンの定理とスタイネルの定理の証明をあげておいた.【問】 【解】 ※ で, から証明してもよい.// が直角のとき, 四辺形 は長方形. が円 の直径になるとき, か…

陥没地帯 (293)

年, 京都大学の問題.【問】 【解】 図を描いてみれば, すぐにわかるように, 外心は で, 外接円の半径は, である ( が にあるときは正三角形である). 点 の座標を とおく. また, 垂心 の座標を とおく. は, から, へ下ろした垂線上にあるから, のとき, 垂心は…

陥没地帯 (292)

年の慶應義塾大学予科の入試問題. 清々しいなあ.【問】 直角三角形 の直角頂 より斜辺に下せる垂線の足を とせば なることを証せよ.【解】 の外接円を とし, の外接円を とする. つの円, , は直交しているから, は の接線であり, また は の接線である. した…

陥没地帯 (290)

年共通テスト, 数学 から. 黄金比 (この問題では ) を使って計算を効率よくやることについては, 記事 で触れておいた.【問】【解】 また,したがって,つまり, したがって, 四角形 は正方形である. //

陥没地帯 (289)

年共通テスト, 数学 の問題から. 三角形の不等関係は, 記事 〜 参照.【問】 【解】 角 が鋭角のときは, , したがって, 同様に, 角 が直角のときは, , したがって, 同様に, 角 が鈍角のときは, , したがって, 問 と同様にして, 記事 の結果から, である. であ…

陥没地帯 (287)

年共通テスト, 数学 の問題から. 直角三角形の外心が斜辺の中心にあるということがわかっていなければ話にならないが, 直角三角形でなくても成り立つ と の相似というのも, 幾何ではお馴染の事実で, すでに何度も使ってきた *1. したがって, 考えたり, その…

陥没地帯 (285)

センター試験 数学 の問題.【問】 【解】 もちろん, チェバ・メネラウスの両定理を使って求めてもよいけれど, 天秤法 *1 だとあっけない (解答時間 分未満). つまり, と には重さ の錘, には重さ の錘を置けばよい. と の錘の釣り合いから, には, の重さがか…

陥没地帯 (284)

センター試験の過去問題から, もう 問, 年の図形問題をやってみることにした. 設問の中の の長さがわからないで, そのまま沈没した受験生が多かったとあるが, それは何かの世迷いごとで, まさかなあと思ってしまう. ※ なお, 記事 には, 年センター試験の図形…

陥没地帯 (283)

散歩していたら, 菊の展示をやっていたので, ちょっと覗いたら, 肥後菊があった. 伊勢菊もあったけれど, 花の状態は少しよくなかった. 年, センター試験の数学 は平均点が例年の中でもっとも低いので, 難易度が高いとされる問題をやってみた. 最初の問は図形…

陥没地帯 (266)

数学検定 級の 次の問題を塾でやっていたら, 【問】 において の 等分線と辺 との交点を とするとき, を証明しなさい. //という問題があった. これは, 記事 ですでに証明済みで,円 に内接する の の二等分線が、辺 と交わる点を , 円周と交わる点を とすると…