第436問の解答


問題[平面図形]

問題図 左図のような台形ABCDがあります。

いま、点Dから辺BCに垂線DHを下ろしたところ、BD=5cmとなりました。また、対角線BDと対角線ACは直角に交わっており、BHの長さは4cmでした。

このとき、台形ABCDの面積を求めてください。


解答例1

N.Nishiさん、M.Hossieさん、ゴンともさん、hiroさん、他

ACとBDの交点をPとします。

参考図1

まず、DB=5cm、BH=4cmより、
△DBHは、辺の長さの比が3:4:5の直角三角形となります。

すると、ADとBCは平行より、∠ADP=∠CDP(錯角)、
よって、△ADPと△CBPは、△DBHと相似な直角三角形となります。

従って、
 AD+BC=PD×5/4+PB×5/4
=(PD+PB)×5/4=5×5/4
=25/4cm

よって、
 台形ABCD=1/2×(AD+BC)×DH
=1/2×25/4×3=75/8cm2 
と求まります。

答: 75/8cm2

以上


解答例2

CRYING DOLPHINさん、arijuneさん、uchinyanさん、アヒーのおじさんさん、DrKさん、n厨さん、エルクさん、明大さん、他

辺BCの延長線上に点Eを、CE=ADとなるように取ります。
(台形ABCDを180°回転し、DCで合わせる方法もこれに含めます)

参考図2

すると、ADとCEは平行でAD=CEより、
四角形ACEDは平行四辺形となります。

解答例1と同様にして、△ADPは、△DBHと相似な直角三角形となり、
∠ADP=∠DBH、∠DAP=∠BPHで、∠ADP+∠DAP=∠DBH+∠BPH=90°

また、∠DECと∠DACは平行四辺形ACEDの相対する角だから等しい。
よって、∠DEB+∠DBE=∠ADP+∠DAP=90°

従って、△EBDも△DBHと相似な直角三角形となります。
よって、
 BE
=BD×5/4=5×5/4=25/4cm、
 DE
=BD×3/4=5×3/4=15/4cm

従って、
 AD+BC=CE+BC=BE=25/4cm
以下、同様。

あるいは、AD=CEより、△ADB=△DCEとなり、
平行四辺形ABCD=直角三角形EBD=1/2×BD×DEとして求める方法もあります。


解答例3

あ〜く@ジュークさん、uchinyanさん、他

辺DAの延長線上に点Eを、AE=CHとなるように取り 、EHとDBの交点をQとします。

参考図3

すると、△EHCAは平行四辺形となるので、EHとACは平行、
よって、∠BQH=∠BPC=90°となります。

よって、∠QHB=90°−∠QBH=∠BDH、
従って、∠EHD=90°−∠QHB=90°−∠BDH=∠DBH。 ・・・ (1)

ADとBCは平行だから、∠EDH=∠DHB=90°、・・・ (2)
よって、△EHDは△DBHと相似な直角三角形となります。

従って、ED=DH×3/4=3×3/4=9/4cm、
よって、AD+BC=AD+(BH+HC)=BH+(AD+EA)=4+9/4=25/4cm

以下、同様。


解答例4

nobuさん、トトロ@Nさん、kazsyunさん、uchinyanさん、他

参考図4

解答例1と同様にして、△ADPと△CBPは、△DBHと相似な直角三角形

従って、
AC=AP
+PC=PD×3/4+PB×3/4
=(PD+PB)×3/4=3×5/4
=15/4cm

よって、
 台形ABCD=△BAC+△DAC
=1/2×AC×PB+1/2×AC×PD
=1/2×AC×(PB+PD)1/2×AC×BD
=1/2×15/4×5
=75/8cm2
と求まります。


(その他の解法)