1 辺の長さが の正三角形 があります。頂点 から辺 に垂線をひき、辺 との交点を とします。線分 の長さは何 cm ですか。
特別な直角三角形の辺の比
の三角形の辺の比 と、直角二等辺三角形の辺の比 を使い、正三角形の高さや面積、 の角をもつ台形の高さなどを求められる
前提
- 三平方の定理 (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)
- 四則の混じった計算の順序 (算数 計算と数のきまり)
- 三角形・四角形の面積 (算数 平面図形)
- 分数のたし算・ひき算 (算数 計算と数のきまり)
- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
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- 三平方の定理 (中学数学 相似と三平方の定理)
説明
角が の直角三角形と、角が の直角二等辺三角形は、大きさにかかわらず3辺の比が決まっています。この比を覚えておくと、1辺の長さだけから残りの2辺をすぐに求められます。正三角形の高さや面積、 や の角をもつ台形の高さ、正方形の対角線の長さなどを求めるときに使います。
なぜそうしてよいのか
【 の三角形】 1辺が の正三角形 で、頂点 から辺 に垂線 を引きます。正三角形は を折り目にして折るとぴったり重なるので、 です。三角形 は 、、 の直角三角形で、三平方の定理より
よって です。いちばん短い辺( の向かい側)が 、斜辺が 、 の向かい側が です。
【直角二等辺三角形】 直角をはさむ2辺がどちらも なら、斜辺は三平方の定理より 。よって辺の比は です。
角の大きさが同じ三角形は、拡大・縮小しても形が変わらないので、どんな大きさでもこの比が成り立ちます。
手順
図形の中で、 または の直角三角形を見つける。なければ垂線を引いてつくる(正三角形なら頂点から向かい側の辺へ)
わかっている辺が、その三角形のどの辺(いちばん短い辺・斜辺・残りの辺)にあたるかを、角の向かい側で確認する
比 または を使って、求めたい辺の長さを計算する
面積などを問われていれば、求めた高さを使って計算し、根号の中をできるだけ小さい自然数にした形で答える
例題
1辺の長さが の正三角形の面積を求めよ。
例題の解答
手順1: 正三角形を とし、 から辺 に垂線 を引く。 で、三角形 は 、、 の直角三角形。
手順2: 斜辺は 、いちばん短い辺( の向かい側)は 、高さ は の向かい側の辺。
手順3: より 。
手順4: 面積は 。
答え:
よくある誤り
比の と の位置を取り違え、斜辺を にあててしまう誤り(例: 斜辺 のとき高さを とする)。正しくはいちばん長い斜辺が にあたり、 で は の向かい側の辺。高さは 。
正三角形の高さを求めるとき、底辺の半分ではなく1辺全体をいちばん短い辺として、高さを としてしまう誤り。正しくはいちばん短い辺は なので高さは 。
直角二等辺三角形で、斜辺から他の辺を求めるときに をかけてしまう誤り(例: 斜辺 から とする)。正しくは で割って と、分母を有理化して答える。
面積で をかけ忘れて としてしまう誤り。正しくは三角形の面積は 底辺 高さ で 。
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
半径が 、弧の長さが のおうぎ形 がある( は中心、, は弧の両端)。弦 と弧 で囲まれた部分の面積は何 か求めよ。
1 辺の長さが の正三角形 がある。次の 3 つの弧をかく。
- 点 を中心とし、 と を結ぶ半径 の弧(正三角形の外側にふくらむ方)
- 点 を中心とし、 と を結ぶ半径 の弧(正三角形の外側にふくらむ方)
- 点 を中心とし、 と を結ぶ半径 の弧(正三角形の外側にふくらむ方)
この 3 つの弧で囲まれた図形の面積は何 か求めなさい。ただし、各弧の中心角は である。
6 cm1 辺の長さが の正方形 がある。頂点 を中心とし半径 の円の弧のうち、正方形の内部を通って と を結ぶもの(弧 )と、頂点 を中心とし半径 の円の弧のうち、正方形の内部を通って と を結ぶもの(弧 )をかく。2 つの弧の交点を とする。
辺 、弧 のうち から までの部分、弧 のうち から までの部分の 3 つで囲まれた図形の面積は何 か求めよ。ただし、円周率は とする。
6 cmの台形 において、、、、 である。対角線 と の交点を とするとき、線分 の長さは何 か求めよ。
辺の長さが の正三角形 があります。頂点 を通り、辺 に平行な直線を とします。正三角形 を、直線 を軸として 回転させてできる立体の体積は何 ですか。
円錐を底面に平行な平面で切り、頂点をふくむ方の円錐を取り除いた立体(円錐台)があります。この立体の下の底面の半径は 、上の底面の半径は 、母線の長さ(側面上で、下の底面の円周から上の底面の円周までまっすぐのびた線分の長さ)は です。下の底面の円周上の点 から、側面にそって糸をちょうど 周かけて、ふたたび点 まで張ります。糸の長さがもっとも短くなるとき、その長さは何 か求めなさい。
この技能の次に学べること
- 弧度法と単位円による三角関数 (数学II 三角関数)
- 三角比の定義と値 (数学I 図形と計量)
- 弧と線分で囲まれた図形の面積 (中学数学 平面図形)
- 円錐の側面にそった最短経路 (中学数学 空間図形)