第385問の解答


問題[平面図形]

問題図

左図のような、正方形ABCDがあります。

いま、CBの延長上に点Pを、辺CD上に点Qを、BP=DQとなるようにとったところ、PQ=10cmとなりました。また、PQとABの交点をRとすると、△PBRの面積は1cm2となったそうです。

このとき、四角形ARQDの面積を求めてください。


解答例1

マサルさん、CRYING DOLPHINさん、ちずさん、はんたろうさん、M.Hossieさん、neoさん、とまぴょんさん、浮浪さん、大岡 敏幸さん、 他多数

APとAQを結んで△APQに着目してみましょう。

参考図1

 
△APBと△AQDについて、
PB
=QD、AB=AD、∠ABP=∠ADQ=90°より、二辺挟角が等しいので合同。

よって、AP=AD、∠PAB=∠QAD。

従って、∠QAP=∠PAR+∠PAB=∠PAR+∠QAD=∠BAD=90°。
よって、△APQは直角二等辺三角形となります。

△APQの斜辺の長さは、PQ=10cmなので、
△APQ=5×5=25cm2。

よって、
  四角形ARQD
 
=△ARQ+△AQD
 =△ARQ+△APB
 =△ARQ+△APR+△PBR
 =△APQ+△PBR
 =25
+1=26cm2
と求まります。

答: 26cm2

以上


解答例2

はなうさん、あ〜く@旧Nさん、遠い山のぽきょぽんさん、takaisaさん、ねこやんさん、ちこりんさん、nさん、きょろ文さん、くりこめっちさん、他

問題の図形を90度ずつ回転しながら4個くっつけてみます。

参考図2

PB=QDより、P1とQ、P2とQ1、P3とQ2、およびP4とPはそれぞれ一致します。

よって、R1、R2、R3は、それぞれQQ1とDA、Q1Q2とD1A、およびQ2PとD2Aの交点と一致します。

従って、四角形PQQ1Q2=四角形ARQR1×4となります。

さて、QQ1、Q1Q2、およびQ2Pは、PQが90度ずつ回転したものだから、辺の長さはそれぞれ等しく、
また、∠PQQ1=∠QQ1Q2=∠Q1Q2P=∠Q2PQ=90度となることから、
四角形PQQ1Q2は正方形と分かります。

よって、正方形PQQ1Q2=102=100cm2。

従って、
  四角形ARQD
 
=四角形ARQR1+△QDR1
 =正方形PQQ1Q2×1/4+△PBR=
 =100×1/4+1=26cm2
と求まります。


解答例3

信三さん、M.Hossieさん、あささん、他

x=PB、y=BCとします。

参考図3

題意より、DQ=x、QC=DC−DQ=y-xとなります。

また、△QPCは直角三角形だからピタゴラスの定理より、
 PQ2=PC2+QC2

よって、
 102=(x+y)2+(y−x)2

従って、x2+y2=50となります。

よって、
  四角形ARQD
 
=正方形ABCD−四角形RBCQ
 =正方形ABCD−(△QPC−△PBR)
 =y2−1/2×(x+y)(y−x)+1
 =1/2×(x2+y2)+1
  =1/2×50+1=26cm2
と求まります。


(その他の解法)