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

陥没地帯 (214)

フォイエルバッハの定理の反転法による証明. この証明を理解するための必要な準備は, いままでの記事で終わっている. 反転の説明は, 記事 でしておいた. また, 以下の証明では, 記事 でやった反転と調和点列の関係を使うので, もう一度あげておく., , , を調…

陥没地帯 (213)

Overleaf を使わせてもらって, テキストを作るのに忙しかったのでブログは暫くお休みしていた.記事 () を書いてから, その後を書いていなかった. 記事 () では以下の証明まで終わっている. の内心を とする. また の外接円の半径を , 内接円の半径を とする.…

陥没地帯 (212)

前回の記事でオイラー線に触れたので九点円の証明もやっておく.前回の結果から, , , の各辺の中点を結んだ は, 重心 を中心に相似比 で と相似の位置にある. の外接円の半径を とすれば, の外接円の半径は, で, その中心の位置 は, オイラー線上にあり, であ…

陥没地帯 (211)

前回の記事の最後に引き続いて, 相似変換 (中心相似) の応用を少しやってみる.定円 内に定点 をとり, を通る弦 を引いて とせよ, という作図問題を考えてみる.作図の解析をするために, 条件をみたす弦 が引けたと考えると, を相似の中心として, , であるから…

陥没地帯 (210)

以前, 反転を使ってトレミーの定理を証明したが, もう少し簡単な証明にする.準備として, 下図で, から,で, 角度を共有するので, と は相似である. したがって,であるが, なので,となる.//上で求めた結果を使ってトレミーの定理を証明する. だから,両辺に を…

陥没地帯 (209)

初等数学において論理的思考力や発見力や創造力をつけるということは, ほとんど幾何を学ぶことと同値であるみたいな意見をいろいろと読んでいると, じゃあ幾何は呆け予防にもなるのかなあと, 不図思ってしまう.前回記事の算額の別解を反転 *1 を用いて与えて…

陥没地帯 (208)

せっかくの機会なので, 前の記事の松山市伊佐爾波神社へ, 明治 (酉) 年、当時 歳だった高阪金次郎が奉納した算額を計算してみることにする. 作図のために, 途中までの計算はやったので, 後はなんとかなるだろう.解答の中で の値が必要になるので先に求めてお…

陥没地帯 (207)

現在, どのくらい丁寧に教えられているかは知らないが, 作図題の「解析」という考え方は, 思わぬときに参考となるかもしれない*1. ここで使われている「解析」は広い意味で「総合」に至る前過程としていわれているもので, 今ではこの意味で「解析」という言…

陥没地帯 (206)

つの定円と つの定直線に接する円は一般に つ描ける. 採用面接にも使われたことがあるそうな. 前の記事にも書いたけれど, 実際に作図していなかった.後は「反転」*1 を使って, 反転の中心を通る二つの円は直線に変換され, それに内接する小円は等円に変換さ…

陥没地帯 (205)

少し間があいたが, 記事 の続き. では, 基本的な,「 点を通り 本の直線に接する円」と「 点を通り つの円に接する円」の つの作図の類型を見た. 与えられた同一直線にはない 点を通る円は, 点の外心を求めればよく, また与えられた 直線が 点で交わらず, ど…

陥没地帯 (204)

作図の練習中. なるべく簡単なものからと思い正三角形に円を内接させてみた. これは簡単で, 正三角形の内心を求めて, つできる三角形から内心をまたそれぞれ求めれば, すぐに作図できる.この図に後 つ同じ円が入るのは, 納得. 円に内接する円を描くのも, そ…

陥没地帯 (203)

平成 年度神奈川県公立高校入試問題. 何ということはない問題である. しかし, 別解を思いつかなかった. 一つだけ見つけて, 結構役に立ちそうなこともわかったので, メモしておく. 円に内接する 角形の対角線が直交するならば, 組の対辺の長さの平方和は, 外…

陥没地帯 (202)

方べきの定理とその逆を使うと, 作図に便利なことがある. 特に, ここで扱う作図題で重要なのは, の辺 の延長上の 点を とするとき, ならば, 直線 は, 円 に接する. ということである.まずは, 基本的な例題. 与えられた 点を通り, 与えられた直線に接する円を…

陥没地帯 (201)

数 で, 与えられた交わる 円の交点ともう一点, (同一直線上にはない) 別の点を通る円の方程式を求める問題で, 「円束」*1 を使って解くやり方があるが, それがなぜ円の方程式になるかという大変良い質問をされて, 計算する羽目になった. これは, 初等幾何的…

陥没地帯 (198)

この問題は, まっとうに解いた方が早いなあ. やりたくないけど……【問】 点 を中心とする円に内接する四角形 において, , , , とする. と をそれぞれ, と を用いて表わせ.【解】 から に垂線を下ろして, その足を とする. 問題の仮設より,なので, である. し…

陥没地帯 (196)

前回の 年度の神奈川県公立高校入試問題の続き.【問】 図のように長方形 があり, 辺 の中点を とする. また辺 上に点 を となるようにとり, 辺 上に を線分 と線分 が垂直に交わるようにとる. さらに線分 と線分 の交点を とする. , のとき, 線分 の長さを求…

陥没地帯 (195)

年度の神奈川県公立高校入試問題をやってみる. 正解率は だそうである. 別解 はなかなか気づかなかった.【問】 図のように長方形 があり, 辺 の中点を とする. また辺 上に点 を となるようにとり, 辺 上に を線分 と線分 が垂直に交わるようにとる. さらに…

陥没地帯 (194)

塾で, こんな問題があった.【問】 において , とする. 辺 の中点を , 辺 を に内分する点を , 辺 を に内分する点を , 線分 と線分 の交点を とするとき, を , で表せ.もちろん, 普通 (だが, 普通とはなにか?) のやり方で解けば良い*1のだが, を幾何で求め…

陥没地帯 (193)

正方形 の辺 上の点を とし, 直線 が直線 と交わる点を とすれば, である.線分 の中点を とすると,であるから, であることを示せばよい. そのために, で が鈍角であることを示せばよい. は直角三角形 の斜辺の中点なので, は二等辺三角形 であり, したがって…

陥没地帯 (192)

前の記事の続き. 過去の入試問題から.【問】 三角形 の内部の一点を とするとき, が成り立つことを証明せよ. 長方形 の辺 , 上にそれぞれ点 , をとる. このとき, が成り立つことを証明せよ.【解】 前の記事で証明したので省略する.(誘導問題として残しておい…

陥没地帯 (191)

つの三角形の不等関係というのは,● 二等辺三角形の底角は等しい. ● 三角形の つの頂点の外角は, 残りの つの頂点の内角の和に等しい.という性質から演繹されるものである. において であることと は同値である. まず, を仮定すると, となるよう, 線分 上に …

陥没地帯 (189)

三角形の面積を求めるヘロンの公式で, 三角形の周の長さに関連して と置いているが, こう として置くことはヘロンの公式以外でも便利である. の内接円が , , と接する点を とする. だから, たとえば,である. すると, という, 覚えるのが簡単な式ができる.傍…

陥没地帯 (188)

円周角に関連して次の つの性質はよく知られている.i) 円の 弦 と が 円の内部の点 において交わるときは, は, に等しい弧の上に立つ円周角に等しい.【証明】 となるように, 円周上に点 をとれば, である. したがって, となる.//ii) 円の 弦 と が 円の外部…

陥没地帯 (187)

年のセンター試験, 数 の問題. なんか, 公式の計算練習のような問題で, わざわざやって損したような気分. 【解】 方べきの定理より,したがって,メネラウスの定理から,なので,である. したがって,だから, これを解いて,となる. 余弦定理より, から、 の内接円…

陥没地帯 (186)

簡単な問題.円 に内接する の頂点 から辺 に垂線を下ろし, 垂線の足を とする. また線分 を延長し再び円周と交わる点を とする. と は相似だから,したがって,である.※ , , , とすれば, から,である. (もっともこの式は, に正弦定理を適用すればすぐ出る.) と…

陥没地帯 (185)

ニュートンの定理 (下記) の証明.四辺形 の辺 と の延長線の交点を とし, 辺 と の延長線の交点を とする. 辺 の中点 , 辺 の中点 , の中点 は同一直線上にある.※ 直線 を四角形 の「ニュートン線」という.メネラウスの定理より,の中点を , の中点を , の中…

陥没地帯 (184)

誰でも知っている物理学者が, 小学生のときにしたといわれるピタゴラスの定理の証明はよく紹介される. それは直角三角形の直角である角 から対辺 に垂線を下ろしてその足を とすれば, , , のどの つも互いに相似であることと, であることから導くものである.…

陥没地帯 (183)

バラ科シモツケソウ属。それ以上の区別はいまだにできない。 バイカウツギ。 複素数を使って初等幾何を扱う練習. 以下断らない限り, 平面は複素平面で, 円は単位円である.上図で異なる点を , , , として と が平行である必要条件を求めてみる. と が平行であ…

陥没地帯 (182)

アプリで図が簡単に書けるようになったので, 幾何の問題は面白いなあ.【問】一辺の長さ の正二十面体を考える. この正二十面体に外接する球の半径 を求めよ. この正二十面体の体積を求めよ.【解】正二十面体の中心 を含む平面で左右対称に切ると上図のように…

陥没地帯 (181)

調和点列はいろいろなところに現れる.台形 の対角線の交点を とし, 辺 と の延長の交点を とする. と , の交点をそれぞれ , とする. そうすると, 点列 , , , は調和点列である.なぜなら, から, から, から, から,故に,したがって点列 , , , は調和点列である…