第21問の解答
1.問題
1辺が2cmの正方形ABCDと斜辺の長さが2cmの直角2等辺三角形EFGがあります。 三角形EFGを頂点E、Fが正方形ABCDの周上にあるようにして1周動かしたとき、頂点Gが動く軌跡の長さ(頂点がたどる道のりの長さ)を求めて下さい。
2.解答例1
実際に動かしてみると図1のように、Gは十字形を描くようです。
図1
GがAD上、EがCD上にあるとします。
∠EDF=∠EGF=∠R(直角)だから、四角形EGFDは円に内接します。
すると、円周角より∠GDF=∠DEF=45°となり、Gは対角線BD上にあることが分かります。
GDが最大になるのは、ちょうどGDが円の直径になるとき、すなわちEがADの中点、∠GED=∠Rとなるときである。このとき、GD=EF=2cmとなります。
また、DはOB上にありますので、GDが最小になるのは、Gが対角線の交点Oと重なるとき、すなわちEがAまたはDと重なるときである。このとき、GD=EG=√2cmとなります。
この間、Gは(2−√2)の長さの線分を往復しますので、△EFGが正方形上を1周すると、たどる道のりは、(2−√2)×2×4=16−8√2cmとなります。
以上