こんにちは。東久留米市の学習塾塾長です。
今回は、2020年日本ジュニア数学オリンピック予選の問題です。
問題は、
「AB=CD=7、DA=6、∠B=72°、∠C=48° をみたす凸四角形ABCDがある。対角線AC、BDの中点をそれぞれP、Qとするとき、線分PQの長さを求めよ。
ただし、XYで線分XYの長さを表すものとする。」
です。
早速、取り掛かりましょう。
図1に問題の図を描きました。
▲図1.問題の図を描きました
① PとQがそれぞれAC、BDの中点なので、BCの中点をとる
か、
② ∠B+∠C=72°+48°=120° なので、内角の一つが60°の三角形をつくる
かのどちらかですが(どちらでも解けます)、ここは①のほうが明快です。
そこで図2のように、BCの中点をRとし、PとR、QとRをそれぞれ直線で結びます。
▲図2.BCの中点をRとしました
このとき△CABにおいて、CP=PA、CR=RBなので中点連結定理から、
です。
さらに△BCDにおいて、BQ=QD、BR=RCなので中点連結定理から、
で、このとき(2)と(4)から、
PR=QR (5)
が成り立ちます。
また、平行線の同位角は等しいので、(1)と(3)からそれぞれ
∠PRC=72°
と
∠QRB=48°
になり、したがって、
∠PRQ=180°-∠PRC-∠QRB
=180°-72°-48°
=60° (6)
です。
すると(5)と(6)から、△PQRは正三角形になり、したがって、
で、これが答えです。
簡単な問題です。
今回は、2020年日本ジュニア数学オリンピック予選の問題です。
問題は、
「AB=CD=7、DA=6、∠B=72°、∠C=48° をみたす凸四角形ABCDがある。対角線AC、BDの中点をそれぞれP、Qとするとき、線分PQの長さを求めよ。
ただし、XYで線分XYの長さを表すものとする。」
です。
早速、取り掛かりましょう。
図1に問題の図を描きました。
▲図1.問題の図を描きました
① PとQがそれぞれAC、BDの中点なので、BCの中点をとる
か、
② ∠B+∠C=72°+48°=120° なので、内角の一つが60°の三角形をつくる
かのどちらかですが(どちらでも解けます)、ここは①のほうが明快です。
そこで図2のように、BCの中点をRとし、PとR、QとRをそれぞれ直線で結びます。
▲図2.BCの中点をRとしました
このとき△CABにおいて、CP=PA、CR=RBなので中点連結定理から、
です。
さらに△BCDにおいて、BQ=QD、BR=RCなので中点連結定理から、
で、このとき(2)と(4)から、
PR=QR (5)
が成り立ちます。
また、平行線の同位角は等しいので、(1)と(3)からそれぞれ
∠PRC=72°
と
∠QRB=48°
になり、したがって、
∠PRQ=180°-∠PRC-∠QRB
=180°-72°-48°
=60° (6)
です。
すると(5)と(6)から、△PQRは正三角形になり、したがって、
で、これが答えです。
簡単な問題です。