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この章では、よく問われやすい 台形の辺の長さを求める問題 $3$ 等分された図形の問題 平行四辺形であることの証明問題 この $3$ つについて、一緒に考えていきます。 台形の辺の長さを求める問題 問題. 下の図のような、$AD // BC$ の台形 $ABCD$ がある。点 $M$、$N$ が辺 $AB$、$CD$ の中点であるとき、線分 $MN$ の長さを求めよ。 予備知識なしで解こうとしたら、補助線を書いたり色々と面倒ですが、「 台形における中点連結定理 」を知っているだけであっさりと解くことができてしまいます。 【解答】 台形における中点連結定理より、$$MN=\frac{1}{2}(7+13)$$ よって、$$MN=10 (cm)$$ (解答終了) こう見ると、$$7(上辺) → 10(真ん中) → 13(下辺)$$ というふうに、$3$ ずつ等間隔に増えていることがわかりますね^^ 直感とも一致したかと思います。 3等分された図形の問題 問題. 平行四辺形の定理. 下の図で、点 $D$、$E$ は辺 $AC$ を $3$ 等分している。また点 $F$ は辺 $BC$ の中点である。$FE=8 (cm)$ のとき、線分 $BG$ の長さを求めよ。 $3$ 等分が出てくるので、一見して「 中点連結定理は関係ないのでは…? 」と思いがちです。 しかし、図をよ~く見て下さい。 中点連結定理が使えそうな図形が、なんと $2$ つも隠れています! まず、$△CEF$ と $△CDB$ について見てみると… 中点連結定理が使えるので、$$BD=2×FE=16 (cm) ……①$$ また、$FE // BC$ もわかるので、今度は $△AGD$ と $△AFE$ について見てみると… $FE // GD$ より、$△AGD ∽ △AFE$ が言えて、$$AD:DE=1:1$$より相似比が $1:1$ とわかるので、中点連結定理が使える。 よって、$$GD=\frac{1}{2}FE=4 (cm) ……②$$ したがって、①、②より、 \begin{align}BG&=BD-GD\\&=16-4\\&=12 (cm)\end{align} 二つ目の相似な図形$$△AGD ∽ △AFE$$に気づけるかがカギですね。 また、この問題では $FE:BD=1:2=2:4$ かつ $FE:GD=2:1$ であったことから、$$BD:GD=4:1$$がわかります。 また、ここから \begin{align}BG:GD&=(BD-GD):GD\\&=(4-1):1\\&=3:1\end{align} もわかりますね。 平行四辺形であることの証明問題 問題.
1. 平行四辺形とは? 【3分で分かる！】平行四辺形とは？定義や性質・成立条件をわかりやすく | 合格サプリ. 平行四辺形 は、 向かい合う2組の辺が平行な四角形 と定義されます。 向かい合う辺のことを 対辺 ,向かい合う角のことを 対角 と呼びます。 2. ポイント ただし,「平行四辺形=2組の対辺が平行」と覚えるだけでは,中学数学の問題は解けません。平行四辺形については,他に3つの重要ポイントがあります。 ココが大事! 平行四辺形の性質 覚えることは3つ 「辺・角・対角線」 です。 ① 2組の 対辺 がそれぞれ等しい ② 2組の 対角 がそれぞれ等しい ③ 対角線 はそれぞれの中点で交わる 平行四辺形の性質は,四角形の学習で 根幹となる重要な性質 なので,必ず覚えましょう。 「辺・角・対角線」「辺・角・対角線」……と呪文のように連呼して覚える ことをおすすめします。 関連記事 「平行四辺形の証明」について詳しく知りたい方は こちら 「平行四辺形,長方形,ひし形,正方形の違い」について詳しく知りたい方は こちら 3. 平行四辺形の性質を利用する問題 問題1 図の平行四辺形ABCDで,x,yの値を求めなさい。 問題の見方 平行四辺形 という条件をもとに,辺の長さや角度を求める問題です。 「辺・角・対角線」 にまつわる3つの重要な性質を活用して求めましょう。 解答 (1) $$x=BC=\underline{4(cm)}……(答え)$$ $$y=DC=\underline{6(cm)}……(答え)$$ (2) $$∠x=∠A=\underline{75^\circ}……(答え)$$ $$∠y=∠D$$ 四角形の内角の和を考え, $$2∠y+(75^\circ×2)=360^\circ$$ $$2∠y=210^\circ$$ $$∠y=\underline{105^\circ}……(答え)$$ (3) $$x=\underline{3(cm)}……(答え)$$ $$y=10÷2=\underline{5(cm)}……(答え)$$ 映像授業による解説 動画はこちら 4. 平行四辺形の性質を利用する証明問題 問題2 図のように,平行四辺形ABCDの対角線AC上にAE=CFとなるように,2点E,Fをとる。このとき,BE=DFであることを証明しなさい。 平行四辺形 という条件から,次の3つの性質が活用できます。 これらを活用して,最終的に BE=DF を示すにはどうしたらよいでしょうか?
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【中3】中点連結定理と平行四辺形の証明 - YouTube
こんにちは、ウチダショウマです。 今日は、中学2年生で扱う 「等積変形」 について、特に 台形と等しい面積の三角形を作る方法 を解説していきます。 また、等積変形の基本 $2$ つを押さえたうえで、一緒に応用問題(難問)にチャレンジしてみましょう♪ 目次 等積変形の基本2つ 等積変形とは、読んで字のごとく 「等しい面積の図形に変形すること」 を指します。 この記事では、 三角形や四角形のように角ばっている図形 について、等積変形を考えていきます。 その際、押さえておくべき $2$ つの基本がありますので、順に見ていきましょう。 <補足> 丸まっているものの基本図形は"円"です。 円についての等積の問題は、変形ではなく移動の考え方を用いる 「等積移動」 についての問題がほとんどです。 よって、丸まっている図形に対しては 「どことどこの面積が等しいか」 というのを考えていけば大体OKです。 平行線の性質 例題を通して解説していきます。 ↓↓↓ 一番の基本は、三角形と三角形の等積変形です。 この問題では、底辺 OA が共通していますから、高さが等しくなれば面積も等しいはずです。 ここで、 底辺 OA に平行かつ頂点 B を通る直線 を引きます。 すると、その直線上に頂点 C を取れば、 高さは常に二直線間の距離 になりますよね! これが等積変形の一番の基本です。 つまり、平行線を書く技術さえ持っていれば、面積が等しくなる図形は簡単に書けるということになります。 スポンサーリンク 平行線の書き方(作図) では、平行線の作図は、どういった方法で行えばいいのでしょうか。 一つは、垂線を $2$ 回書く方法ですが、これは時間がかかります。 よってもう一つの、非常に素晴らしい作図方法をマスターしていただきたく思います。 ①~③の順に、$$OA=OB=AC=BC$$となるように、コンパスを使って作図をします。 すると、$4$ 辺がすべて等しいため、ひし形になります。 ここで、ひし形というのは、平行四辺形の代表的な一種でした。 ⇒参考. 「 平行四辺形の定義から性質と条件をわかりやすく証明!特に対角線の性質を抑えよう 」 よって、$$OA // BC$$となるため、これで作図完了です。 非常に簡単ですね♪ 面積の二等分線の作図 ここまでで等積変形の超基本はマスターできました。 あとは、応用問題に対応できる知識を身に付けていきましょう。 それが 「面積の二等分線とは何か」 についてです。 先ほどは、三角形の底辺が同じであることを利用し、高さが同じになるように点 C を作図しました。 これがヒントでもありますので、皆さんぜひ考えてみてから下の図をご覧ください。 図のように、 底辺 OA の中点 C と頂点 B を結ぶ線 で、面積を二等分することができます。 だって、高さが同じで、底辺の長さも $1:1$ より同じですもんね。 また、この線のことを、頂点と中点を結んでいることから 「中線(ちゅうせん)」 と呼び、高校数学ではより深く学習することになります。 さて、中線の作図のポイントは、中点 C を見つけることです。 これは 「垂直二等分線(すいちょくにとうぶんせん)の作図」 によって見つけることができますね^^ 「垂直二等分線」に関する詳しい解説はこちらから!!
(さきほどスルーした垂線の作図にもふれています。) ⇒⇒⇒ 垂直二等分線の作図方法(書き方)とそれが正しいことの証明をわかりやすく解説!【垂線】 等積変形の基本問題【台形→三角形】 ここまでで学んだ等積変形の基本 $2$ つを、一度まとめておきます。 頂点を通り底辺に平行な直線を引けば、同じ面積の三角形が作れる。 中線を引けば、三角形の面積を二等分できる。 それでは、この基本をしっかりマスターするために、何問か練習問題を解いていきましょう👍 問題. 下の図で、四角形 ABCD と △ABE の面積が等しくなるように、直線 BC 上に点 E を作図せよ。 感覚的に点 C より右側にあるんだろうな~、というのはわかるのではないでしょうか。 ヒントは 「平行線の性質」 です。 ぜひ自分で一度解いてみてから、解答をご覧ください^^ 【解答】 △ABC は共通するので、$$△ACD=△ACE$$となるように点 E をとる。 ここで、底辺 AC が共通なので、 底辺 AC に平行かつ頂点 D を通る直線 を引く。 図より、「底辺 AC に平行かつ頂点 D を通る直線」と「直線BC」の交点を E とおくと、△ACD=△ACEとなる。 したがって$$四角形 ABCD = △ABE$$である。 (解答終了) 解答の図で、$$四角形 ABCD = △ABC+△ACD$$$$△ABE=△ABC+△ACE$$とそれぞれ二つに分けて考えているところがポイントです! また、今回一般的な四角形について問題を解きました。 もちろん、 四角形の一種である台形 にもこの方法は使えますし、等積変形を知っていると「台形の面積の公式の成り立ち」なども深く理解できるかと思います。 等積変形の応用問題2つ【難問アリ】 あと $2$ 問、練習してみましょう。 問題. 「定義」と「定理」の違いはなあに？: 学研CAIスクール～スタディファン～ 水戸西見川校. 図のように、境界線 PQR によって二つの図形に分けられている。ここで、二つの図形の面積を変えないように、境界線を直線 PS にしたい。点 S を作図せよ。 これも有名な問題なので、ぜひ解けるようになっておきたいです。 「境界線を引き直す」という、ちょっと珍しい問題ですが、 等積変形の基本その1 を使うことであっさり解けてしまいます。 発想としてはさっきの問題と同じで、$$△PRQ=△PRS$$となるような点 S を作図したい。 ここで、底辺 PR が共通なので、 底辺 PR に平行かつ点 Q を通る直線 を引く。 図より、「底辺 PR に平行かつ頂点 Q を通る直線」と辺の交点を S とおくと、△PRQ=△PRSとなる。 したがって、直線 PS が新たな境界線となる。 先ほどと同じように、共通している部分の面積は考えなくていいので、$$△PRQ=△PRS$$となるように点 S を取りましょう。 すると、境界線を折れ線ではなく直線で書くことができます。 さて、最後の問題は難しいですよ~。 問題.
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