みなさん、こんにちは!さんよび先生です。今回は、一見するとどこから手をつけていいか迷ってしまう、角度の扱い方が非常に美しい中学受験算数の難問を解説します。

「角度がちょうど2倍になっている」という情報をどう活かすか。驚異の補助線の発想を、ぜひじっくり味わってみてください!


まずは問題に挑戦!

図において、四角形 ABCD は長方形です。

  • a の大きさは、角 b の大きさの2倍です。
  • 線分 BD の長さが8cm
  • 線分 DE の長さが5cm

このとき、線分AE」の長さは何cmでしょうか?

【さんよび先生からのヒント】
この問題の難しいところは、ズバリ「角度の扱い方」です。パッと見では何もできないように思えますが、算数で角度の条件が出てきたら「角度を等しくする(揃える)」ことを意識するのが鉄則です!


角度を揃えるための「発想」

角度が同じになれば、以下のようにたくさんの武器(手がかり)が生まれます。

  • 錯角が等しい ⇒ 平行線が生まれる
  • 底角が等しい ⇒ 二等辺三角形が生まれる
  • 2つの角がそれぞれ等しい ⇒ 相似(形が同じ図形)が生まれる

今回の問題では、角 a が「2個分の丸(②)」、角 b が「1個分の丸(①)」の大きさと表せます。
さらに、長方形の対辺は平行なので、錯角の関係からBDC も「2個分の丸(②)」であることが分かります。

ここに「②」の角が2箇所集まりました。そこで、バラバラな角度を揃えるために、「①の角を2倍にして、すべて②に統一する」という強烈な補助線を引いてみます!

【補助線の引き方】

三角形 ABE とまったく同じ図形を、線分 AB を軸にしてパタンと反対側にひっくり返します(線対称な位置に移動させます)。
新しくできた点を E′ とすると、角 E′BA も①となるため、合わせるとE′BE が「②」の大きさになり、角度がきれいに揃います!


「相似(そうじ)」を見つけて一気に解く!

図形をひっくり返したことで、線分 BE と線分 BE′ の長さは等しくなり、三角形 BEE′ はきれいな二等辺三角形になります。

ここで、次の2つの三角形の「角度」に注目してみましょう。

  1. 小さな青い三角形 BEE′ ⇒ 頂角が「②」の二等辺三角形です。
  2. 大きな赤い三角形 BDE′ ⇒ 角 E′BD の大きさが「②」であり、さらに頂点 E′ の角(★とします)は、小さな三角形 BEE′ と共通しています。

2つの角(②と、共通の角★)がそれぞれ等しいため、なんと大きな三角形 BDE′ と 小さな三角形 BEE′ は「相似(形が全く同じ)」であることが証明されます!

💡 ここがポイント!
形が全く同じということは、小さな三角形が「二等辺三角形」なら、大きな三角形 BDE′ も「二等辺三角形」になります!

したがって、以下の関係が成り立ちます。

DB = DE′ = 8cm


いよいよ最後の計算へ

線分 DE′ の長さが8cmだと分かりました。
問題の条件から、DE = 5cm です。

ひっくり返した図形の性質から、求める AE の長さと AE′ の長さは等しいので、残った部分(8 − 5 = 3cm)の中に、求めたい「四角(AE)」がちょうど2個分含まれていることになります。

線分の関係を式に表すと、次のようになります。

AE = (8 − 5) ÷ 2

AE = 3 ÷ 2 = 1.5cm

【答え】 1.5 cm


まとめ&さんよび先生より

今回のポイントは、「図形をパタンと折り返して、2倍の角度を無理やり作り出し、相似(二等辺三角形)を導き出す」という驚異の発想でした。角度が等しいところを増やすことで、見えなかった関係性が一気に見えてくる最高の良問です!

「他にもこんな解き方があるよ!」「別の補助線を思いついた!」という方がいらっしゃいましたら、ぜひYouTubeのコメント欄で教えてくださいね!

今回の解説が「わかりやすかった!」「おもしろかった!」という方は、ぜひチャンネル登録・高評価・コメントをよろしくお願いします!

#さんよび塾 #中学受験 #算数)

【さんよび先生からのヒント】
この問題の難しいところは、ズバリ「角度の扱い方」です。パッと見では何もできないように思えますが、算数で角度の条件が出てきたら「角度を等しくする(揃える)」ことを意識するのが鉄則です!


角度を揃えるための「発想」

角度が同じになれば、以下のようにたくさんの武器(手がかり)が生まれます。

  • 錯角が等しい ⇒ 平行線が生まれる
  • 底角が等しい ⇒ 二等辺三角形が生まれる
  • 2つの角がそれぞれ等しい ⇒ 相似(形が同じ図形)が生まれる

今回の問題では、角 a が「2個分の丸(②)」、角 b が「1個分の丸(①)」の大きさと表せます。
さらに、長方形の対辺は平行なので、錯角の関係からBDC も「2個分の丸(②)」であることが分かります。

ここに「②」の角が2箇所集まりました。そこで、バラバラな角度を揃えるために、「①の角を2倍にして、すべて②に統一する」という強烈な補助線を引いてみます!

【補助線の引き方】

三角形 ABE とまったく同じ図形を、線分 AB を軸にしてパタンと反対側にひっくり返します(線対称な位置に移動させます)。
新しくできた点を E′ とすると、角 E′BA も①となるため、合わせるとE′BE が「②」の大きさになり、角度がきれいに揃います!


「相似(そうじ)」を見つけて一気に解く!

図形をひっくり返したことで、線分 BE と線分 BE′ の長さは等しくなり、三角形 BEE′ はきれいな二等辺三角形になります。

ここで、次の2つの三角形の「角度」に注目してみましょう。

  1. 小さな青い三角形 BEE′ ⇒ 頂角が「②」の二等辺三角形です。
  2. 大きな赤い三角形 BDE′ ⇒ 角 E′BD の大きさが「②」であり、さらに頂点 E′ の角(★とします)は、小さな三角形 BEE′ と共通しています。

2つの角(②と、共通の角★)がそれぞれ等しいため、なんと大きな三角形 BDE′ と 小さな三角形 BEE′ は「相似(形が全く同じ)」であることが証明されます!

💡 ここがポイント!
形が全く同じということは、小さな三角形が「二等辺三角形」なら、大きな三角形 BDE′ も「二等辺三角形」になります!

したがって、以下の関係が成り立ちます。

DB = DE′ = 8cm


いよいよ最後の計算へ

線分 DE′ の長さが8cmだと分かりました。
問題の条件から、DE = 5cm です。

ひっくり返した図形の性質から、求める AE の長さと AE′ の長さは等しいので、残った部分(8 − 5 = 3cm)の中に、求めたい「四角(AE)」がちょうど2個分含まれていることになります。

線分の関係を式に表すと、次のようになります。

AE = (8 − 5) ÷ 2

AE = 3 ÷ 2 = 1.5cm

【答え】 1.5 cm


まとめ&さんよび先生より

今回のポイントは、「図形をパタンと折り返して、2倍の角度を無理やり作り出し、相似(二等辺三角形)を導き出す」という驚異の発想でした。角度が等しいところを増やすことで、見えなかった関係性が一気に見えてくる最高の良問です!

「他にもこんな解き方があるよ!」「別の補助線を思いついた!」という方がいらっしゃいましたら、ぜひYouTubeのコメント欄で教えてくださいね!

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