第275問の解答


問題 [平面図形]

問題図
左図のような辺AC=7cm、∠A=90度の直角三角形ABCがあります。

いま、AB上のBD=4cmの位置に点D、AC上のAE=4cmの位置に点Eをとり、BCの中点Mと結んだところ、∠DME=90度となりました。

このとき、△ABCの面積を求めてください。

解答例1(ふじさきたつみさん、ミミズクはくず耳さん、 小西孝一さん、takuさん、永井暁さん、Taroさん、高橋道広さん、他)

点Mを中心に△EMCを180度回転し、CMをBMに重ねたものを△E'MCとします。

参考図1

∠EMC=∠E'MCより、点E、M、E'は一直線上に並びます。
従って、∠DME'=180度-∠DME=90度。
よって、△DMEと△DME'は二辺挟角が等しいので合同。
従って、DE=DE'となり、△DE'Eは二等辺三角形となります。

△ABCは直角三角形だから、∠ABC+∠ACB=90度。
よって、∠ABE'=∠ABC+∠CBE'=∠ABC+∠ACB=90度。
よって、△DBE'は辺の長さが3:4:5の直角三角形となります。

従って、DE'=DE=5cm。
すると、△ADEも辺の長さが3:4:5の直角三角形となり、AD=3cmとなります。

従って、AB=3+4=7cm=ACとなり、△ABCは直角二等辺三角形となります。よって、△ABC=1/2×72=24.5cm2となります。

答:24.5cm2

以上

 

(別解)
上記解法は、△EMCを回転しましたが、下図のように△DBMを回転しても同様に解けます。

参考図1'

また、DMまたはMEを軸に△DMEを折り返した場合も、ほぼ上記解法と同様になります。


解答例2(まるケンさん、他)

DMを軸に△DBMを折り返したものを△DB'M、およびMEを軸に△EMCを折り返したものを△EMC'とします。

参考図2

∠DMB'+∠EMC'=∠DMB+∠EMC=90度=∠DME、
よって、辺B'MとC'Mは重なります。
しかも、B'M=BM=MC=C'Mより、B'とC'は一致します。

すると、∠DB'E=∠DB'M+∠MB'E=∠DBM+∠MCE=90度、
また、DB'=DB=4cm、B'E=EC=3cm、
よって、△DB'Eは辺の長さが3:4:5の直角三角形となります。

従って、DE=5cmとなり、△ADEも辺の長さが3:4:5の直角三角形。

以下、解答例1と同様にして、△ABC=24.5cm2を得ます。

 


解答例3(M.Hossieさん、有無相生さん、アークさん、 他)

点Aを原点に取り、辺AB上をX軸に、辺ACをY軸にした座標系で考えます。
また、辺ABの長さをbcmとおきます。

参考図3

各点の座標は上図のようになるので、
直線MDの傾きは、(7/2)/(b/2-(b-4))=7/(8-b)、
直線EMの傾きは、(7/2-4)/(b/2)=-1/b。

MDとEMは直交するので、傾きの積は-1、
従って、7/(8-b)×(-1/b)=-1。

これより、b(b-8)+7=0、(b-1)(b-7)=0、
よって、b=1cmまたは7cm。

b=1cmのときはb-4<0となり、点DがAB上にないので不適、
よってb=7cmとなります。

従って、△ABC=1/2×72=24.5cm2となります。