【補助線主体の図形問題 #024】
今週も補助線主体の図形問題をお送りします。一瞬ギョッとするかもしれませんが、何かが連想できればいつも通り暗算で処理可能です。強引な処理方法もあります。あれこれ試行錯誤を楽しんでもらえれば幸いです。
${
\def\cm{\thinspace \mathrm{cm}}
\def\mytri#1{\triangle \mathrm{#1}}
}$ 解答は小数第3位を四捨五入して、小数第2位までを単位なしで入力してください。
(例) $12\cm$ → $\color{blue}{12.00}$ $10\sqrt{2}\cm$ → $\color{blue}{14.14}$ $\dfrac{1+\sqrt{5}}{2} \cm$ → $\color{blue}{1.62}$
入力を一意に定めるための処置です。
たとえば答えに無理数を含む場合、$\sqrt{2}=1.41$や$\pi=3.14$などでは必要な桁が足りない場合があるのでご注意ください。
近似値を求める際には、関数電卓やグーグルの電卓機能、Wolfram|Alpha https://www.wolframalpha.com などのご利用をお勧めします。
「ヴィヴィアーニの定理」を使うと考えやすいです。ご存じない方は検索してみてください。ただし、普通は正三角形の内部に点をとるのですが、この問題では外部に点($\mathrm{C_{1}}$または$\mathrm{C_{2}}$)をとっています。
外部の点と各頂点とを結んで3つの三角形を作ると、一部が重複します。面積を足し引きして正三角形となるようにすれば、ヴィヴィアーニの定理において一部垂線の長さは引き算となります。(画像を参考にしてください)
ここで、等円の半径を$r$とおいて、正三角形$\mathrm{PQR}$の高さを2通りで表して方程式を立てましょう。
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