直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~ | 江東区の家庭教師&ライターのみみずく~半蔵門線・大江戸線沿線及びオンラインで指導中~

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生徒が悩んでいた問題を僕も解いてみましたbenkyou☆☆

解説無しで解いてみたら、
異様に時間がかかっていまいました。
初見で瞬時に解くことは適わず、
それが僕にとっては屈辱でしたね(笑)

腹立たしいことこの上ないので、
その問題の解き方を解説します~

問題の分野は平面図形ですまるさんかくしかく

実際に問題を見てみましょう目

【問題】
∠B=90°、∠D=90°のである四角形ABCDがある。AC=10、BD=8、AD=CDのとき、四角形ABCDの面積を求めよ。


直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~

簡単に解けそうで解けない問題ですガーン

読者の皆さんも考えてみてくださいね~

とりあえず、
長さの出ているACとBDを把握するため、
補助線を2本引いてみましょうbenkyou☆☆

直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~

ここで分かることは、AD=CDなので、
△ACDが直角二等辺三角形ということです。

ただ、これだけでは、面積を求められません。
そこで、ちょっとしたテクニックを披露します得意げ

△ABDを、Dの位置はそのままにして、
ADがCDに重なるように移動してみてください。
次のような図形が描けるはずです!!

直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~

同じ長さの辺に印を付けてみると、
BD=EDの直角二等辺三角形BEDができそうです。

しかし、そう断言するには、以下の問題点があります。

1.∠BDEは直角なのか?
2.∠BCEは180°なのか?


これらをクリアしない限り、
「△BEDはBD=EDの直角二等辺三角形」
と安易に言ってはいけません!!注意

では、1と2を具体的に検討してみましょう~

・1について

直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~

上図のように、
△ABDと△CEDは合同なので
∠ADB=∠CDEです。

ここで、問題文に「∠D=90°」とあるので、
∠ADC=∠ADB+∠BDC=90°です。
したがって、∠BDE=∠CDE+∠BDC=90°です。
(∠BDCは、∠ADCと∠BDEに共通する角です)

以上より、1が正しいことが証明されましたクラッカー

・2について


下図のような書き込みをしてみますbenkyou☆☆

直角二等辺三角形を利用して四角形の面積を求める応用問題~図形の移動で適切な形を作るテクニック~

まず、△ABCに着目します目

∠ACB=x°とすると、
三角形の内角の和が180°なので、

∠BAC
=180°-∠ABC-∠ACB
=180°-90°-x°
=90°-x°


また、

∠BAD
=∠BAC+∠DAC
=(90°-x°)+45°
=135°-x°
=∠DCE


したがって、

∠BCE
=∠ABC+∠ACD+∠DCE
=x°+45°+(135°-x°)
=180°


以上より、2が正しいことも証明されましたクラッカー


四角形ABCDの面積と△BEDの面積が等しく、
△BEDはBD=EDの直角二等辺三角形なので、
求める面積はBD×ED÷2=8×8÷2=32です合格

いかがでしたか?

考え方さえ分かれば、
小学生でも解ける問題ですね!!

しかし、僕自身、
考え方が分からなかったため、
何時間も考え込んでしまったわけですあせる

中学受験から大学受験まで
難しい問題というのは
大抵図形が絡んだ問題です叫び

ただ、今回の問題に関しては、
計算の複雑さなどはなく、
解法を知っていれば解けるタイプの問題です。

この手の問題を攻略する一番の方法は、
とにかく解法を暗記していくことですひらめき電球

図形問題が苦手な生徒さんは、
沢山の問題に触れる中で
解法を徹底的に暗記していってください音譜