第199問の解答
1.問題 [平面図形]
角C=90度、BC=2cmの直角三角形ABCがあります。 角Bの二等分線をひき、辺ACとの交点をPとすると、CP=1cmでした。
では、直角三角形ABCの面積は何cm2でしょうか。
2.解答例1(CRYING DOLPHINさん、トトロ@Nさん、うっしーさん、サトラさん、H.Takaiさん、むつこさん、じい3さん、他多数)
Pから辺ABに垂線を下ろし、垂線の足をDとします。
直角三角形PBCと直角三角形△PBDについて、辺PBが共通で∠PBC=∠PBDより合同。よって、PD=PC=1cm。
直角三角形ABCと直角三角形△APDについて、∠BACが共通だから相似。相似比は、DP:BC=1:2、よって面積比は1:4。
今、△APDの面積を1とすると△ABCの面積は4、
よって△PBC、△PBDの面積=(4−1)/2=3/2。実際の△PBCの面積
=1/2×BC×PC
=1/2×2×1
=1cm2。よって、△ABCの面積
=4/(3/2)×△PBC
=8/3×1
=8/3cm2
答:8/3cm2
以上
3.解答例2(萬田銀次郎さん、たなかさん、sambaGREENさん、他)
AB=xとおきます。
解答例1と同様にして、△PBDと△PBCは合同、△ABCと△APDは相似。
よって、BD=BC=2cm、AD=AB−AD=(x−2)cm。
AP=DP×(AB/BC)=x/2cm。△APDは直角三角形だから、ピタゴラスの定理より、
(x−2)2+1=(x/2)2、3x2−16x+20=0、(3x−10)(x−2)=0
x=10/3またはx=2
AD=x−2>0より、x=2は不適。
よって、x=10/3。△ABC=1/2×BC×PC
=1/2×2×(10/3×1/2+1)
=8/3cm2。以上
∠ABP=∠PBC=θとおきます。
tanθ=PC/BC=1/2より、
AC=BC×tan2θ
=2×2tanθ/(1−tan2θ)
=2×2×1/2/(1−(1/2)2)
=8/3よって、△ABCの面積
=1/2×BC×AC
=1/2×1×8/3
=8/3cm2