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記事No.10596に関するスレッドです

高2 数?T / あつき
ΔABCにおいて、辺AB、ACの中点をそれぞれD,Eとし、辺ABの垂直二等分線とΔABCの外接円OのCを含まない弧ABとの交点をF,辺ACの垂直二等分線と外接円OのBを含まない弧ACとの交点をGとする。そして、△ABCの内接円の中心をIとする。以下は、4DF・EG=AI^2が成立することの証明である。
∠CAB=α、∠ABC=β、∠BCA=γとし、以下の()にあてはまる数または式をα、β、γ、πを用いて、最も簡単な形で表せ。

(証明)
線分AIの中点をHとする。四角形AFDHについて、
∠ADH=(ア)、∠HAD=(イ)、∠DAF=(ウ)
であるから、
∠HAF+∠FDH=(エ)となり、
四角形AFDHは円に内接する。よって、
∠AFH=(オ)
であり、
DF:AH=sin(カ):sin(キ)
となる。一方、四角形AHEGについても、同様にして、
∠GAE=(ク)、∠HGA=(ケ)
であるから、
AH:EG=sin(カ):sin(キ)
ゆえに、DF・EG=AH^2、つまり、4DF・EG=AI^2が成り立つ。



図を描いてみたのですが、さっぱりわかりません。

よろしくお願いします。

No.10594 - 2010/06/13(Sun) 13:24:47

Re: 高2 数?T / ヨッシー
DはABの中点、HはAIの中点なので、
DH//BI よって、∠ADH=∠ABI=β/2 ・・・(ア)
∠HAD=α/2 ・・・(イ)
△ABFはAF=BFの二等辺三角形で、∠AFB+γ=π より
∠DAF=γ/2 ・・・(ウ)

∠HAF=(α+γ)/2、∠FDH=(π+β)/2 より
 ∠HAF+∠FDH=(α+β+γ+π)/2=π ・・・(エ)
円周角より ∠AFH=∠ADH=β/2 ・・・(オ)
正弦定理より
 DF/sin∠DAF=AH/sin∠ADH
よって、
 DF:AH=sin∠DAF:sin∠ADH=sin(γ/2):sin(β/2) ・・・(カ)(キ)

同様に
 ∠GAE=(α+β)/2、∠HGA=γ/2
より
 AH:EG=sin(γ/2):sin(β/2)
よって、DF:AH=AH:EG となり・・・以下、問題文の通り。

No.10596 - 2010/06/13(Sun) 14:38:07

Re: 高2 数?T / あつき
非常に分かりやすい解答と解説、ありがとうございます!

しかし、少し分からないところがあったので、質問させていただきます。

(ウ)の前の行に∠AFB+γ=πとありますが、
これはどのようにして導かれたものなのでしょうか?

また、(エ)についてですが、
(α+β+γ+π)/2=πとありますが、
どのようにすれば答えはπと求められるのでしょうか?

教えていただけると嬉しいです。

No.10597 - 2010/06/13(Sun) 18:26:13

Re: 高2 数?T / ヨッシー
> (ウ)の前の行に∠AFB+γ=πとありますが、
> これはどのようにして導かれたものなのでしょうか?

円に内接する四角形の、向かいある角の和は180度
という性質によります。

>また、(エ)についてですが、
も、同様です。

No.10600 - 2010/06/13(Sun) 20:44:39

Re: 高2 数?T / あつき
よく分かりました!

ありがとうございます。

No.10602 - 2010/06/13(Sun) 21:55:57