三角形 で、辺 上に点 、辺 上に点 を、 となるようにとります。、、 のとき、線分 の長さは何 cm ですか。
平行線と線分の比
三角形や台形の中にひいた平行線について、 などの比を使い、台形 で辺に平行な線分 の長さなどを求められる
前提
- 三角形の相似条件と対応する辺の長さ (中学数学 相似と三平方の定理)
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一覧で見る(前提が先)
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- 対頂角と平行線の同位角・錯角 (中学数学 平面図形)
- 三角形の相似条件と対応する辺の長さ (中学数学 相似と三平方の定理)
説明
三角形の1辺に平行な直線が他の2辺と交わると、その2辺が同じ比に分けられます。この性質(平行線と線分の比)を使って、三角形や台形の中にひいた平行線の長さや、辺を分ける比を求められるようになります。台形 で、上底・下底に平行な線分 の長さを求める問題が代表例です。
なぜそうしてよいのか
三角形 の辺 上に点 、辺 上に点 があり、 だとします。平行線の同位角から 、また は共通なので、2組の角がそれぞれ等しく です。よって
たとえば なら で、残りの部分は 、 の割合なので、 となります。つまり、平行線は2辺を同じ比に分けます。
ただし、 と等しいのは (全体との比)であって、 ではありません。この区別が大切です。
台形では、平行な2辺(上底と下底)の間に引いた平行線 をそのまま扱えないので、対角線を1本引いて2つの三角形に分けます。それぞれの三角形で上の性質を使い、 を2つの部分の和として求めます。
手順
平行な線を確認し、その平行線を1辺にもつ三角形を見つける。台形なら対角線を1本引いて2つの三角形に分ける
それぞれの三角形で、頂点から平行線までの部分と全体の比(例: )を求める
辺を分ける比なら 、平行線の長さなら を使って、長さを求める
台形の場合は、2つの三角形で求めた部分の長さをたして答える
例題
の台形 で、、 である。辺 上に点 を となるようにとり、 を通り に平行な直線が辺 と交わる点を とする。線分 の長さを求めよ。
例題の解答
手順1: 対角線 を引き、 との交点を とする。 なので三角形 で、 なので三角形 で考える。
手順2: 三角形 で 、 なので 。また辺 も同じ比に分けられ、、よって 。
手順3: 三角形 で より 。三角形 で なので より 。
手順4: 。
答え:
よくある誤り
平行線の長さの比に、部分どうしの比を使ってしまう誤り(例: として )。正しくは、平行線の長さは全体との比を使い、 で 。
台形の平行線を、上底と下底の平均 としてしまう誤り。平均になるのは が辺 の真ん中のときだけで、 なら対角線で分けて 。
台形の2つ目の三角形で、比の向きを取り違えて とし、 としてしまう誤り。三角形 では頂点は なので、 で 。
台形で対角線を引かずに、 として としてしまう誤り。台形 は三角形ではないので、この比は使えない。対角線で2つの三角形に分けてから比を使う。
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
、、 の台形 がある。辺 上に となる点 をとり、 を通り辺 に平行な直線と辺 との交点を とする。線分 の長さを求めよ。
、 の があります。辺 の中点を とします。点 を通り辺 に平行な直線と辺 との交点を 、点 を通り辺 に平行な直線と辺 との交点を とします。このとき、四角形 の周の長さは何 か求めなさい。
直線 上に異なる 点 , があります。直線 について同じ側に 点 , を、、、、 となるようにとります。線分 と線分 の交点を とし、点 から直線 に垂線をひき、直線 との交点を とします。このとき、線分 の長さは何 か求めなさい。
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。
、、 の台形 がある。辺 上に となる点 をとり、点 を通り辺 に平行な直線をひく。この直線と対角線 との交点を 、対角線 との交点を とするとき、線分 の長さは何 か求めよ。
、 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。
、、 の台形 があります。対角線 と の交点を とすると、 の面積は でした。点 を通り辺 に平行な直線と、辺 , との交点をそれぞれ , とします。このとき、四角形 の面積は何 か求めなさい。
の面積は の辺 上に となる点 を、辺 上に となる点 をとります。線分 と線分 の交点を とします。 のとき、線分 の長さは何 か求めなさい。
この技能の次に学べること
- 2点間の距離と内分点・外分点 (数学II 図形と方程式)
- 平行線と線分の比・内分と外分 (数学A 図形の性質)
- メネラウスの定理 (数学A 図形の性質)
- 中点連結定理 (中学数学 相似と三平方の定理)
- 相似と線分の比を使った面積の比 (中学数学 相似と三平方の定理)