自作数学問題bot @mathquestionakt (問題25) | 数学解説ブログ(つくば市の「数学・算数・物理に強い」プロ家庭教師 長通幸大・発信)

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中学高校の定期試験問題・大学入試問題・Twitterの数学特化系アカウントで出題された問題・閲覧した方からのご質問まで、幅広く取り扱う方針ですので、
日々の学習や数学的発想・思考力の向上にお役立ていただければ幸いな限りです。

正九角形ABCDEFGHIについて、AB,AC,AEの長さをそれぞれx,y,zとおく時、x+y=zが成り立つことを証明せよ。

解答作成日:2015年2月20日
テーマ:三角比の定義・三角関数の利用と積和変換
履修学年:高校2年

正九角形の対角線から導出できる合同・相似な三角形は9本の辺がいずれも平行でないことから、
正六角形や正八角形と比べて非常に見付け難く、種類も限られています。

ただし、その見付け難い合同性を用いることで、おどろく程見通しやすくなるのが本題の醍醐味です。

高校数学Ⅱの教科書に記載された定理だけで導出できるものをご紹介しますが、
「円に内接する四角形は、その対角線の長さの積が、対辺の長さの積2組の和に等しい」
(トレミーの定理)や、3頂点間隔で引いた対角線で60°ができることを利用して正三角形を作る方法でも、証明は可能です。