第104問の解答


1.問題 [平面図形

展開図
左図のような、AB=AC=24cm、BC=12cm二等辺三角形ABCがあります。また、ABの真ん中の点をとします。

 この三角形を、DCを折り目として折り返し、さらにECを折り目として折り返します。また、このときが移動した点をそれぞれB1B2とします。

 では、DB2何cmでしょうか。

2.解答例1

左図のように、EをACの中点として、DEの延長線上にEB1=6cmとなるようにB1をとる。この点が実はBを折り返した点になることを示す。

中点連結定理により、DEとBCは平行、DE=BC/2=6cm。従って、DB1=DE+EB1=12cm。
すると、DB1とBCが平行かつDB1=BC=12cmとなるので、DB1CBは平行四辺形。
よって、B1C=DB=12cmとなる。
これは、B1がDCを折り目にBを折り返した点に他ならないことを意味する。

すると、EB2=EB1=6cm、B2C=B1C=12cmとなることが分かる。
すなわち、△ADE、△CB2E、△CB1Eは全て合同で、かつ△ABCに相似である(相似比1:2)。

これから、∠CEB2=∠AED=∠ADEとなり、∠DEB2=180度−(∠AED+∠ADE)=∠DAB。
すなわち、△DEB2は二等辺三角形で頂点の角が△ADEの頂点の角と等しいので、△ADEと相似である。

すると、DE=EB2=6cmであるから相似比は1:2。よって、DB2=DE/2=3cmとなる。

以上


3.解答例2

私自身が最初に解いたときは、解答例1の最後の△DEB2が△ADEあるいは△ABCと相似であることに気が付かなかったので、次の補題を用いた。

補題:△ABCでHはAからBCに引いた垂線の足とする。
  x=(c+a−b)/2c、y=(c−a+b)/2c

証明:
 x+h=a、y+h=bより、 x−y=a−b
(x−y)(x+y)=a−b
しかるに、x+y=cより、x−y=(a−b)/c
これから、x、yを求めると補題のようになる。


さて、DB2とACは平行より、DB2の長さは、補題を△DAEの場合に適用したyの2倍。
すなわち、DB2=2*(12−12+6)/(2*12)=6/12=3cm

以上