第277問の解答


問題 [平面図形]

左図のようなAB=6cm、BC=4cm、CA=3cmの△ABCがあります。

いま、この△ABCの内部の点Pを通り、3辺AB、BC、CAに平行な3本の直線をひいたところ、3本の直線の長さは等しくなったそうです。

では、この3本の直線の長さは何cmか(1本分)を求めてください。

解答例1(まおさん、高橋道広さん、あまれっとさん、ちば けいすけさん、他)

3本の直線(長さをdとする)と各辺の交点を下図のようにします。

参考図1

題意より、△DBG、△IFC、△AEHおよび△DEP、△PFG、△IPHは△ABCと相似です。また、四角形ADPI、EBFP、PGCHは平行四辺形になります。
(このことは、他の解法でも共通に使います)

従って、
 BG:DG=BC:AC、よってBG=DG×BC/AC=d×4/3 ・・・(1)
 FC:IF=BC:AB、よってFC=IF×BC/AB=d×4/6 ・・・(2)
 BF+GC=EP+PH=d ・・・(3)

(1)+(2)+(3)より、
 BC×2=d×4/3+d×4/6+d=8
 d×(1/3+1/6+1/4)=2
よって、d=2/(1/3+1/6+1/4)=8/3。

答:8/3cm

以上


解答例2(ちーくん、H.Takaiさん、Parpunteさん、 他)

参考図2

解答例1と同様にして、
 FC=d×4/6、よってBF=4×(1−d/6)・・・(1)
 BG=d×4/3、よってGC=4×(1−d/3)・・・(2)
 FG=BC−EH=4−d・・・(3)

(1)+(3)+(2)より、
 FC+BG+FG=4×(1−d/6)+(4−d)+4×(1−d/3)
 4=4×3−4×(1/6+1/4+1/3)×d
よって、d=2/(1/3+1/6+1/4)=8/3。


解答例3(AЯOTさん、exam_in_2004さん、ふじさきたつみさん、他)

参考図3

x=AD/AB=GC/BC、
y
=EB/AB=HC/AC、
z
=BF/BC=AI/ACとおきます。

AD+EB=6x+6y=IP+PF=d ・・・(1)
HC+AI=3y+3z=PG+DP=d ・・・(2)
GC+BF=4x+4z=PH+EP=d ・・・(3)

k=d/24とおきます。
(1)、(2)、(3)より、
 x+y  =4k・・・(4)
   y+z=8k・・・(5)
 x  +z=6k・・・(6)

(4)+(5)+(6)より、
 2×(x+y+z)=18k
よって、
 x+y+z=9k ・・・(7)

さて、FG=PF×4/6=6y×4/6=4y
よって、GC+FG+BF=4×(x+y+z)=BC=4
従って、x+y+z=1・・・(8)

(7)、(8)より、9k=1、k=1/9。
よって、d=24k=24×1/9=8/3。

なお、x、y、zの値は、
(7)−(5)より、x=k=1/9、
(7)−(6)より、y=3k=3/9、
(7)−(4)より、z=5k=5/9
となります。


(その他の解法)

・相似比と方程式を使用する・・・
有無相生さん、M.Hossieさん、N.Nishiさん、小杉原啓さん、長野美光さん、POIさん、武田浩紀さん、トトロ@Nさん、CRYING DOLPHINさん、ヒデー王子さん、ミミズクはくず耳さん、巷の夢さん、DrKさん、ハラギャーテイさん、小西孝一さん、他