第106問の解答


1.問題 [平面図形

問題図
左図で、ABCDBEFGはともに正方形で、E対角線AC上にあります。

AE=9cm、EC=3cmのとき、正方形BEFG面積何cm2になるでしょうか?


2.解答例1(加藤瑛美さん、ありさのお父さん他)

参考図1 から辺BCに下ろした垂線の足
辺ABに下ろした垂線の足とする。

EC=3cmだからEH=3/√2cm
AE=9cmだからEI=9/√2cm

よって、
正方形BEFGの面積
    =BE2
    =EH2+EI2
    =9/2+81/2
    45cm2

答:45cm2

以上


3.解答例2(杉本未来さん他)

参考図2 を原点、BCx軸ABにをy軸とする座標軸で考える。
AB=BC=a
とすると、
A=(0,a)、B=(a,0)
となる。

AC3:1内分する点だから、
 E=1/4×A+3/4×C
  =(3a/4,a/4)

よって、正方形BEFGの面積
    =BE2
    =(3a/4)2(a/4)2
    =5/8×a2
    5/8×(122×1/2) 
    45cm2


4.解答例3(おりくん他)

参考図3 対角線AC、BDの交点を
AE=a、EC=bとする。
AP=AC/2=(a+b)/2
PE=PC-EC=(a+b)/2-b
  =
(a-b)/2

よって、正方形BEFGの面積
    =BE2
    =((a+b)/2)2+((a-b)/2)2
    =(a2+b2)/2
    =(92+32)/2    
    45cm2


5.解答例4(まさぴょん他)

参考図4 左図のように、正方形BLMHEHCJを作ると、BH:HC=AE:EC=3:1

正方形BEFGの面積をとすると、
S=122/2=72cm2

ピタゴラスの定理より、
正方形BEFGの面積
  =BLMHの面積+EHCJの面積
  =(3/4)2×S+(1/4)2×S
  =5/8×S
  =5/8×72
  45cm2


6.解答例5(長野美光さん他)

参考図5 正方形BEFGを頂点辺CD上にくるまで、右方向に移動する。
CR:RD=EC:AE=1:3。

BQ=ER=1/4×BCより、
BQ:QC=1:3。

よって、△QCR△RDSは合同。

GB=BE、BA=BC、角GBA=角EBCより、△AGB△CEB合同

よって、
GP=EからBCへ下ろした垂線の高さ
  =RC=ER
従って、辺AB上にあることなり、
結局正方形PQRSは、ABCDに内接する。

従って、△PBQ、△SAP△QCRと合同。

ABCDの面積=Sとすると、
正方形BEFGの面積
  =△QCRの面積×4
  ={1−(3/4)×(1/4)×1/2×4}×S
  =5/8×S
  =5/8×72
  45cm2


7.解答例6(ヒデー王子さん他)

参考図6 解答例5と同様にして、△AGB△CEB合同

よって、四角形AGBEの面積
 =△ABE+△AGB
 =△ABE+△CEB
 =△ABC
 =36cm2

また、AG=CE=3cm
角EAG=角BAG+角EAB
 =45+45=90°

よって、
△EAG=1/2×3×9=27/2cm2

従って、
△EGB=四角形AGBE−△EAG
  =36−27/2
  =45/2cm2

よって、
正方形BEFGの面積
  =△EGB×2
  45cm2


8.解答例7(エウロパさん他)

参考図7 Eより辺ADに垂線EHを下ろす。
AH:HD=AE:EC=3:1

また、ED=BE=EFより、
三角形EDFは、2等辺三角形となり、 
FH=HD

よって、AF:FH:HD=2:1:1

また、△APF△CPBは相似で、、
相似比はBC:AF=2:1

よって、AP=AC×1/3=4cm
PE=AE−AP=5cm

従って、
△PBE=△ABC×5/12
  =36×5/12
  =15cm2

よって、
△BEF=△PBE×3/2=45/2cm2

正方形BEFGの面積
  =△BEF×2
  45cm2