第65問の解答


問題[平面図形]

問題図

左図でABCDEは正五角形です。
∠BFC
と、∠FBGを求めて下さい。


解答例1[ひし形と二等辺三角形 、星型対角線のなす角および対称性、見る角度を変えて]

JUNさん、ともあきさん、とらいしくるさん、junさん、C-Dさん、 kasamaさん、tomhさん、ヒトシさん、あまれっとさん、kobaさん、
N.Nishiさん、ピーターラビットさん、大岡 敏幸さん、三宅彩香さん、  土橋 雅樹さん、他

正五角形の中心をOとし、Oと各頂点を結びます。(図1)
また、AC、BDを結んで内部に星形を作り、対称性に着目します。(図2)

参考図1

図1より、△AOB、△BOC、△COD、△DOE、△EOAは、合同な二等辺三角形で、
頂角=
360÷5=72度だから、底角=(180−72)÷2=54度、
従って、正五角形の頂角=54×2=108度と分かります。

図2より、△ABE、△BCA、△CBD、△DCE、△EDAは、合同な二等辺三角形で 、
頂角=108度だから、底角=(180−108)÷2=36度、
よって、∠CAD=∠DBE=∠ECA=∠ADB=∠BCD=108−36×2=36度。

すると、△AHG、△BIH、△CJI、△DFJ、△EGFは、合同な二等辺三角形で 、
頂角=36度だから、底角=(180−36)÷2=72度となります。

よって、△AFE、△CDFなども、底角が72度の合同な二等辺三角形となります。

以上から、四角形ABCFは四辺が等しいのでひし形と分かります。

すると、辺BFはひし形の対角線となるので、∠ABC=∠AFC=108度を、それぞれ二等分します。

よって、
 ∠BFC
=∠ABF=108÷2=54度、
 ∠FBG=∠ABF−∠ABE=54−36=18度
となります。

答 54度、18度

以上


解答例2[相似な二等辺三角形から 、bfcをxとして]

N.Nishiさん、ピーターラビットさん、大岡 敏幸さん、三宅彩香さん、  たこ焼き@さん、他

解答例1とほぼ同じですが、図2より、△BFCがCB=CFの二等辺三角形であることが分かります。

よって、
 ∠BFC=(180−72)÷2=54度と求まります。
以下、同様。


解答例3[円周角と中心角]

evolutionさん、有無相生さん、他

参考図2

解答例1と同様にして、∠FEB=36度、∠FAB=72度=∠FEB×2が分かります。

従って、図3から、∠FEBはBFに対する円周角、∠FABは中心角となり、
 B
、F、Eの3点はいずれもAを中心とし、半径をABとする円の周上にある ことが分かります。

よって、図4から、∠FBEはFEに対する円周角、∠FAEは中心角となり、
 2×∠FBE=∠FAE、
 ∠FBE=∠FAE÷2=36÷2=18度。

また、∠BFCは△BFEの外角だから、
 ∠BFC=∠FBE+∠FEB=18+36=54度
となります。