三角形 ABC があります。辺 BC 上に点 D があり、BD の長さは 4 cm、DC の長さは 6 cm です(点 D は点 B と点 C のあいだにあります)。頂点 A と点 D を直線で結ぶと、三角形 ABC は三角形 ABD と三角形 ADC の 2 つに分かれます。三角形 ABD の面積が 18 cm² のとき、三角形 ADC の面積は何 cm² ですか。
高さが等しい三角形の面積の比
高さが等しい三角形の面積の比が底辺の長さの比になることを使って、辺上の点で分けられた三角形の面積を求められる
前提
- 三角形・四角形の面積 (算数 平面図形)
- 比例配分 (算数 割合と比)
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- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
- 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
- 分数のかけ算・わり算 (算数 計算と数のきまり)
- 小数と分数のまじった計算 (算数 計算と数のきまり)
- 約数の見つけ方 (算数 整数の性質)
- 最大公約数と最小公倍数 (算数 整数の性質)
- 比の性質と簡単な比 (算数 割合と比)
- 比例配分 (算数 割合と比)
説明
高さが等しい 2 つの三角形では、面積の比が底辺の長さの比と同じになる、という性質を使って面積を求める方法です。三角形の 1 つの辺の上に点をとって 2 つの三角形に分けたとき、辺が分けられた長さの比から、それぞれの三角形の面積がわかります。高さがわからなくても面積が求められるので、図形の面積の問題でとてもよく使います。
なぜそうしてよいのか
三角形 ABC の辺 BC の上に点 D をとり、A と D を結ぶと、三角形 ABD と三角形 ADC に分かれます。この 2 つの三角形は、底辺をそれぞれ BD、DC とすると、どちらも頂点が A で、底辺が同じ直線 BC の上にあります。だから高さはどちらも「A から直線 BC までの垂直なきょり」で、等しくなります。
三角形の面積は 底辺 × 高さ ÷ 2 です。高さが同じなので、2 つの面積のちがいは底辺の長さのちがいだけで決まります。たとえば高さを 8 cm として、BD = 3 cm、DC = 5 cm なら、面積は cm² と cm² で、比は となり、底辺の比 と同じです。高さがほかの長さでも、両方に同じ数をかけて同じ数でわっているだけなので、比は変わりません。
したがって、三角形 ABD と三角形 ADC の面積の比は BD : DC になり、全体の三角形 ABC の面積をこの比で比例配分すれば、それぞれの面積が求められます。
手順
分けられた 2 つの三角形が、同じ頂点をもち、底辺が同じ直線の上にあること(高さが等しいこと)を確かめる。
底辺の長さの比を求める(長さが書かれていれば、いちばん簡単な整数の比になおす)。
2 つの三角形の面積の比は、底辺の比と等しいと考える。
全体の面積を、比の和でわって比の 1 にあたる面積を求め、求めたい三角形の比の数をかける(比例配分)。
求めた 2 つの面積の和が全体の面積になるか確かめる。
例題
三角形 ABC の面積は 40 cm² です。辺 BC の上に点 D があり、BD の長さと DC の長さの比は 3 : 5 です。三角形 ABD の面積は何 cm² ですか。
例題の解答
手順 1: 三角形 ABD と三角形 ADC は、どちらも頂点が A で、底辺 BD と DC が同じ直線 BC の上にあるので、高さが等しいです。
手順 2: 底辺の比は BD : DC = 3 : 5 です。
手順 3: 面積の比も 三角形 ABD : 三角形 ADC = 3 : 5 です。
手順 4: 2 つを合わせると三角形 ABC で、比の和は です。比の 1 にあたる面積は cm² なので、三角形 ABD の面積は
で 15 cm² です。
手順 5: 三角形 ADC は cm² で、 cm² となり、全体の面積と合っています。
答えは 15 cm² です。
答え:
よくある誤り
比の和でわらずに、比の数でそのまま全体を分けてしまう誤り。例: 三角形 ABD の面積を や cm² としてしまう。正しくは比の和 8 を使って cm²。
高さが等しくない三角形どうしに、底辺の比をそのまま使ってしまう誤り。例: 頂点がちがう三角形 ABD と三角形 EDC(E は辺 AC 上の点)の面積の比を BD : DC としてしまう。正しくは、同じ頂点(または底辺に平行な直線上の頂点)をもち高さが等しいときだけ、面積の比 = 底辺の比 になる。
比の順番を取りちがえる誤り。例: BD : DC = 3 : 5 なのに、三角形 ABD を 5 の方として cm² としてしまう。正しくは底辺 BD にあたる三角形 ABD が 3 の方で cm²。
底辺の長さが比ではなく長さで与えられたとき、比になおさずに長さを面積にしてしまう誤り。例: BD = 6 cm、DC = 10 cm、全体 40 cm² のとき、三角形 ABD を 6 cm² としてしまう。正しくは になおして cm²。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
三角形 ABC の面積は 60 cm² です。辺 AB 上に点 D を、AD と DB の長さの比が となるようにとり、辺 AC 上に点 E を、AE と EC の長さの比が となるようにとります。このとき、四角形 DBCE の面積は何 cm² ですか。
2132三角形 ABC の面積は です。辺 BC 上に点 D を、BD の長さと DC の長さの比が となるようにとります。さらに、線分 AD 上に点 E を、AE の長さと ED の長さの比が となるようにとります。三角形 EBC の面積は何 ですか。
平行四辺形 ABCD があり、頂点は A, B, C, D の順に並んでいて、面積は です。辺 BC の真ん中の点を E とします。また、辺 CD 上に点 F を、CF の長さと FD の長さの比が となるようにとります。三角形 AEF の面積は何 ですか。
平行四辺形 ABCD があり、頂点は A, B, C, D の順に並んでいて、面積は 60 cm² です。辺 AD 上に点 E を、AE の長さと ED の長さの比が となるようにとります。線分 BE と対角線 AC が交わる点を F とします。このとき、三角形 AEF の面積は何 cm² ですか。
色をつけた部分が三角形 AEF 座標平面上に、原点 と、2 直線 、 がある。直線 と直線 の交点を 、直線 と 軸の交点を とする。また、線分 上に 座標が である点 をとる。
点 を通り、 の面積を 2 等分する直線の式を とするとき、, の値を組 の形で求めよ。
長方形 ABCD があり、辺 AB の長さは 12 cm、辺 BC の長さは 18 cm です。頂点は A, B, C, D の順に並んでいて、辺 AD と辺 BC が平行です。辺 BC 上に点 E を、BE の長さが 12 cm となるようにとります。直線 AE と対角線 BD が交わる点を G とします。このとき、四角形 GECD の面積は何 cm² ですか。答えが整数にならないときは、分数で答えなさい。
12 cm18 cm12 cm平行四辺形 があり、その面積は である。頂点は の順に並んでいる。辺 上に点 を となるようにとり、辺 の中点を とする。線分 と線分 の交点を とするとき、四角形 の面積を求めよ。
の面積は である。辺 上に点 を となるようにとり、辺 上に点 を となるようにとる。線分 と線分 の交点を とするとき、 の面積を求めよ。
面積が の平行四辺形 がある。辺 上に となる点 をとり、辺 の中点を とする。線分 と線分 の交点を 、線分 と対角線 の交点を とする。このとき、 の面積は何 か求めよ。
面積が の がある。辺 の中点を とし、辺 上に となる点 をとる。線分 と線分 の交点を とするとき、四角形 の面積は何 か求めよ。
反比例 のグラフ上に、 座標が である点 と、 座標が である点 をとる。原点を とする。
比例 のグラフが線分 と交わる点を とする。 と の面積の比が となるとき、 の値を求めよ。
へこみのない四角形 ABCD があり、頂点は A, B, C, D の順に並んでいて、面積は です。次のように 4 つの点をとります。
- 辺 AB 上に点 P を、AP の長さと PB の長さの比が となるようにとる
- 辺 BC の真ん中の点を Q とする
- 辺 CD 上に点 R を、CR の長さと RD の長さの比が となるようにとる
- 辺 DA の真ん中の点を S とする
このとき、四角形 PQRS の面積は何 cm² ですか。
、 の がある。辺 上に、 となる点 をとる。また、点 を通り辺 に平行な直線と辺 との交点を とする。 の面積が のとき、 の面積は何 か求めよ。
反比例 のグラフが点 を通っている。このグラフ上で 座標が である点を とし、点 から 軸に垂線をひき、 軸との交点を とする。原点を とする。
比例のグラフ が四角形 の面積を 2 等分するとき、比例定数 の値を求めなさい。
この技能の次に学べること
- 相似な図形の面積の比 (算数 平面図形)
- 三角形の面積を分ける直線 (中学数学 関数)