今回は、日本数学オリンピック2020年予選第2問を取り上げ、解説します。
答えにルートが絡むので、この問題のままでは小学生は解けませんが、三角形EFHの面積が正六角形ABCDEFの面積の何倍か問う問題にすれば小学生でも簡単に解けます。
正三角形の「方眼紙」を利用して解きます。
中学入試や算数オリンピックなどで同様の解法で解ける問題が出されています(ジュニア広中杯2005年トライアル第10問、ジュニア算数オリンピック2011年ファイナル第4問、神戸女学院中学部2003年算数第3問、麻布中学校2007年算数第5問など)。
一辺の長さが1の正六角形の辺の中点(真ん中の点)があるので、一辺の長さが1/2の正三角形の「方眼紙」を考えます。
まず、正六角形ABCDEFを正三角形の「方眼紙」で敷き詰め、次に、黄緑色の平行四辺形の対角線か水色の三角形を「方陣算方式」で配置し、正三角形CHGを作り出します。
すると、三角形EFH(黄色の部分)の面積が、正六角形ABCDEFの面積の2/24=1/12倍であることがすぐにわかりますね。
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