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平面図形の問題

難易度 4中学入試の標準レベル算数 平面図形

1 辺の長さが の正方形 ABCD があり、頂点は A, B, C, D の順に並んでいます。点 B を中心とする半径 の円の弧のうち、正方形の内部を通って A と C を結ぶものを弧 AC とします。また、点 C を中心とする半径 の円の弧のうち、正方形の内部を通って B と D を結ぶものを弧 BD とします。弧 AC と弧 BD は正方形の内部の点 P で交わります。

辺 AD、弧 AC のうち A から P までの部分、弧 BD のうち P から D までの部分の 3 つで囲まれた図形の周の長さは何 cm ですか。円周率は 3.14 とします。

12 cm

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(6 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 小数の四則計算
  2. 円の周の長さと面積
  3. 分数のたし算・ひき算
  4. 分数のかけ算・わり算
  5. おうぎ形の弧の長さと面積
  6. 三角形の角の大きさ

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

点 P と B、点 P と C を結んでみましょう。BP、CP、BC の長さはそれぞれいくつですか。

ヒント 2

三角形 PBC は正三角形になります。すると角 ABP と角 PCD は何度になるでしょうか。

ヒント 3

弧 AP と弧 PD は、どちらも半径 、中心角 度のおうぎ形の弧です。それぞれの長さは で求められます。

答えと解説

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解説を読む

点 P は弧 AC 上にあるので BP 、弧 BD 上にあるので CP です。また BC なので、三角形 PBC は 3 辺の長さがすべて の正三角形です。よって

です。

正方形の角は 度なので、

です。

弧 AP は、半径 、中心角 度のおうぎ形の弧なので、その長さは

です。弧 PD も半径 、中心角 度なので、同じく です。

辺 AD は なので、周の長さは

です。

答え:

別解

弧 AC は B を中心とする半径 12 cm の円の弧、弧 BD は C を中心とする半径 12 cm の円の弧です。交点 P は B からも C からも 12 cm はなれていて、BC も 12 cm なので、三角形 BPC は正三角形です。

弧 AC の A から P までの部分: 中心 B から見て、BA と BC は 90 度、BP と BC は 60 度(正三角形)なので、角 ABP 度です。したがって中心角 30 度、半径 12 cm の弧で、長さは cm です。
弧 BD の P から D までの部分: 中心 C から見て、角 PCD 度で、同じく中心角 30 度の弧なので長さは 6.28 cm です。
この図形の周は、辺 AD(12 cm)と 2 つの弧なので、 cm です。
確かめ: 2 つの弧を合わせると中心角 60 度分、つまり半径 12 cm の円の で、 cm。 cm。一致します。

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