方べきの定理 円周上に異なる4つの点A、B、C、Dをとる。直線ABと直線CDの交点をPとするとき、 このテキストでは、この定理を証明します。 証明 方べきの定理は、(1)点Pが円Oの外にある場合と(2)点Pが円Oの内部にある場合の2パターンにわけて証明を行う。 ■ (1)点Pが円Oの外にある場合 四角形ACDBは 円Oに内接する四角形 なので、 ∠PAC=∠PDB -① △PACと△PDBにおいて、∠APCは共通。 -② ①、②より△PACと△PDBは 2つの角の大きさがそれぞれ等しい三角形 であることがわかる。つまり△PACと△PDBは 相似 である。 よって PA:PD=PC:PB 。つまり PA・PB=PC・PD が成り立つことがわかる。 ■ (2)点Pが円Oの内部にある場合 続いて「点Pが円Oの内部にある場合」を証明していく。 △PACと△PDBにおいて、∠PACと∠PDBは、 同じ弦の円周角 なので ∠PAC=∠PDB -③ また、 対頂角は等しい ことから ∠APC=∠DPB -④ ③、④より△PACと△PDBは 2つの角の大きさがそれぞれ等しい三角形 であることがわかる。つまり△PACと△PDBは 相似 である。 よって PA:PD=PC:PB つまり 以上のことから、方べきの定理が成り立つことが証明できた。 証明おわり。 ・方べきの定理の証明-1本が円の接線の場合-
方べきの定理を学習すると、方べきの定理の逆という内容も学習します。この章では、方べきの定理の逆とは何かについて解説します。 下の図のように、2つの線分AB、CD、またはそれらの延長の交点を点Pとするとき、 「PA・PB = PC・PDが成り立つならば、4点A、B、C、Dは1つの円周上にある」ことを方べきの定理の逆といいます。 方べきの定理の逆はあまり使う機会はないかもしれませんが、知っておくと便利なので、ぜひ覚えておきましょう! 次の章では、方べきの定理の逆が成り立つ理由(方べきの定理の逆の証明)を解説します。 ④方べきの定理の逆:証明 方べきの定理の逆の証明は、非常にシンプルです。 下の図のように、△ABCの外接円と半直線PDの交点をD'とすると、方べきの定理より、 PA・PB = PC・PD' また、仮定より、 なので、PD = PD' となります。 よって、 半直線PD上の2点D、D'は一致 します。 以上より、4点A、B、C、Dは1つの円周上にあることが証明されました。 方べきの定理の逆の証明の解説は以上になります。点Dと点D'が一致するというなんだか不思議な証明ですが、シンプルだったのではないでしょうか? ⑤:方べきの定理:練習問題 最後に、方べきの定理に関する練習問題を解いてみましょう! 本記事で方べきの定理が理解できたかを試すのに最適な練習問題 なので、ぜひ解いてみてください! 練習問題① 下の図において、xの値を求めよ。 練習問題①:解答&解説 方べきの定理を使いましょう! 方べきの定理より、 6・4=3・x x = 8・・・(答) となります。 練習問題② 練習問題②:解答&解説 3・(3+8)=x・(x+4)より、 x 2 + 4x – 33 = 0 解の公式を使って、 x = -2 + √37・・・(答) ※解の公式がよくわからない人は、 解の公式について詳しく解説した記事 をご覧ください。 練習問題③ 練習問題③:解答&解説 x・(x+10) = (√21) 2 x 2 + 10x -21 = 0 より、 解の公式 を使って、 x = -5 + √46・・・(答) 方べきの定理のまとめ 方べきの定理に関する解説は以上になります。 方べきの定理は、定期試験や模試、入試などでも頻出の分野 です。 方べきの定理を忘れてしまったときは、また本記事で方べきの定理を復習してください!
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