長方形と同じ面積の正方形の作図
問題:長方形ABCDと面積が等しく、1つの頂点がB、1辺が辺BC上にある正方形を作図しましょう。
道具を選んで、点をタップ(クリック)して作図します。線や円の交点は自動で点になります。何もない所をドラッグすると図を動かせます。
作図の手順
手順を表示する(ネタバレ注意)
- Bを中心に、Cを通る円をかき、直線ABとの交点(右側)をEとします。BE = BC です。
- Aを中心に、Eを通る円をかきます。
- Eを中心に、Aを通る円をかきます。
- 交点どうしを結び、AEの中点Mを求めます。
- Mを中心に、Aを通る円(AEを直径とする円)をかき、直線BCとの交点(上側)をFとします。BF² = AB × BC です。
- Bを中心に、Fを通る円をかき、ABとの交点(左側)をHとします。
- Fを中心に、Bを通る円をかきます。
- Hを中心に、Bを通る円をかき、Fの円との交点(B ではない方)をGとします。
- FとGを結びます。
- GとHを結べば、正方形HBFGの完成です。
なぜこれで作図できるのか
解説を表示する(ネタバレ注意)
FはAEを直径とする円の上にあるので ∠AFE = 90° です。FBはAEに垂直なので、三角形ABFと三角形FBEは相似になり、AB : BF = BF : BE です。
よって BF² = AB × BE = AB × BC で、BFを1辺とする正方形の面積は長方形ABCDの面積と等しくなります。
HはBF = BHとなるAB上の点、Gは FG = HG = BF の点なので、HBFGは4辺が等しく角Bが直角のひし形、つまり正方形です。
豆知識
前の問題の等積変形と組み合わせると、どんな多角形も同じ面積の正方形にできます。一方、円と同じ面積の正方形を作る「円積問題」は、コンパスと定規では不可能だと証明されています。
コメント
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