第288問の解答


問題 平面図形

左図のようなABAC6cmBC4cmの二等辺三角形ABCがあります。

いま、この二等辺三角形の辺AC上に、AF4cmとなる点を、辺BCの延長上に、CD8cmとなる点をとります。を結んだ直線がを結んだ直線と交わる点をとします。

このとき、AEの長さはFEの長さの何倍でしょうか。


解答例1CRYING DOLPHINさん、他)

を通りBD平行な線と、BE延長線との交点とします。

参考図1

まず、△ABCABAC=6cmより二等辺三角形
よって、∠ABC∠ACB。 ・・・ (1)

△BCF△DBAについて、
 ∠BCF∠DBA((1)より)、BCCFDBBA2:1
より、△BCF△DBA、従って、∠CBF∠BDA

よって、△EBDEBED二等辺三角形。 ・・・ (2)

AGBD平行だから、△FBC△FGA
よって、
 AG=BC×FA/FC=4×4/2=8cm
 BF:FG
=FC:FA=1:2。 ・・・(3)

同様に、AGBD平行だから、△EAG△EBD
よって、BE:EG=BD:AG=12:8=3:2

従って、BEとおくとEG=AE。 ・・・(4)

(3)より、BF=BG×1/3=
 FE=BE−BF=。 ・・・(5)

よって、(4)、(5)より、
 AE/FE/3/2

答:3/2

以上


解答例2高田修成さん、前田先生@P進学院さん、 他)

参考図2

△ABD△FCB相似で、△EBD二等辺三角形
までは、解答例1と同じ。

△ACD直線BEについて、メネラウスの定理より、
 AF/FC×CB/BD×DE/AE=1
 4/2×4/12×DE/AE=1、
よって、DE:AE=3:2

従って、ED=EB=とおくと、AE=9×2/3=。 ・・・(1)

また、 △EBD直線ACについて、メネラウスの定理より、
 EF/FB×BC/CD×DA/AE=1
 EF/FB×4/8×15/6=1、
よって、EF:FB5:4
従って、FE=EB×4/9=。 ・・・(2)

(1)、(2)より、
 AE/FE/43/2


解答例3角田(^^)v鉄也さん、他)

Cを通ってBE平行な直線AD交点Gとします。

参考図3


△ABD△FCB相似で、△EBD二等辺三角形
までは、解答例1と同じ。

EBGC平行だから、△GCD△EBD相似二等辺三角形
そこで、EBEDとおくと、
 GD=ED×CD/BD=×2/3=
 EG=ED−GD=

FECG平行だから、△AFE△ACG相似
よって、AE:EG=AF:FC=2:1、 AE=EG×2=。 ・・・(1)
また、FE:CG=AF:AC=2:3、 FE=CG×2/3=。・・・(2)

(1)、(2)より、 AE/FE/3/2


解答例4シイサンさん、他)

AおよびEからBDにおろした垂線の足H1H2とします。

参考図4

△ABD△FCB相似で、△EBD二等辺三角形
までは、解答例1と同じ。

△ABCの面積をとおくと、
△ACD:△ABC=CD:BC=8:4=2:1
よって、△ACD=△ABC×2=10

△ABCおよび△EBDは、ともに二等辺三角形より、
 H1およびH2は、それぞれBCおよびBD中点
よって、BH1=H1C=2cmBH2=H2D=6cm。

△AH1D△EH2Dは相似より、
 AE:ED=H1H2:H2D=4:6=2:3

よって、EDとおくと、AE。 ・・・(1)

従って、△CAE:△CDE=AE:ED=2:3
よって、△CAE

さて、BF:FE=△ABC:△ACE=5:4
EB=ED=より、FE=EB×4/9=。 ・・・(2)

(1)、(2)より、 AE/FE/3/2


解答例5
まるケンさん、M.Hossieさん、ちば けいすけさん、岩間美顕さん、永井暁さん、ななしひめさん、算数野郎小6さん、 他)

参考図5

△ABD△FCB相似で、△EBD二等辺三角形
までは、解答例1と同じ。

従って、∠BAD∠CFB。  ・・・(1)

△BAEと△AFEについて、
 ∠BAE=∠CFB=∠AFE、∠AEBは共通、
より相似。

従って、AE:FE=BA:AF=6:4=3:2


解答例6ふじさきたつみさん、他)

天秤法(チェバの定理の応用)で考えます。

参考図6

△ABD△FCB相似(相似比は、3:1)で、△EBD二等辺三角形
までは、解答例1と同じ。

AF:FE2:1なので、Fで釣り合うようにACにおもりを置くと、
おもりの比1:2
そこで、Aに置くおもりCに置くおもりとします。

次に、CおもりBDに分けてCで釣り合わせるためには、
 BC:CD1:2なので、おもりの比2:1
従って、BおもりDおもりとなります。

よって、FADおもりが釣り合うことから、
 AF:FD3:2

今度はADおもりを合わせてEにおくと重さ2=5
これとBおもりFで釣り合うことから、
 BF:FE5:4

そこで、EBEDとおくと、
 AF=ED×2/3=9×2/3=
 FE=EB×4/9=9×4/9=

よって、AF/FE=6/4=3/2


(その他の解法)

・ベクトルを用いる ・・・ AЯCさん、QPerさん 、有無相生さん、他

メネラウスの定理、余弦定理などを用いる ・・・ うっしーさん 、ハラギャーテイさん、他

座標を用いる ・・・ モルモット大臣さん、Parpunteさん、他