コンパスだけで中点の作図

問題 16 / 16難しさ ★★★★ 挑戦お手本 7手

問題:定規を使わずに、コンパスだけで2点A、Bの中点Mを作図しましょう。(この問題では直線が引けません)

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)
  1. Aを中心に、Bを通る円をかきます。
  2. Bを中心に、Aを通る円をかき、2つの円の交点(上側)をPとします。
  3. Pを中心に、Aを通る円をかき、Bを中心とする円との交点(A ではない方)をQとします。
  4. Qを中心に、Pを通る円をかき、Bを中心とする円との交点(P ではない方)をDとします。A、B、Dは一直線に並び、AD = 2AB です。
  5. Dを中心に、Aを通る円をかき、Aを中心とする円との交点をE、Fとします。
  6. Eを中心に、Aを通る円をかきます。
  7. Fを中心に、Aを通る円をかけば、A ではない方の交点がABの中点M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)

Bを中心とする円の上を、半径と同じ幅で A → P → Q → D と3回進むと、ちょうど半周(60° × 3 = 180°)して、Aの反対側の点Dに着きます。だから AD = 2AB です。

Mは、直線EFについてAと線対称な点です。A、M、Dはすべて直線EFに垂直な1本の直線(直線AB)の上にあります。

三角形DAEは DA = DE の二等辺三角形、三角形EAMは EA = EM の二等辺三角形で、底角 ∠EAD を共有しているので相似です。よって AM : AE = AE : AD、つまり AM = AB² ÷ 2AB = AB ÷ 2 となり、MはABの中点です。

豆知識

「定規とコンパスで作図できる点は、すべてコンパスだけで作図できる」という、モール=マスケローニの定理があります。直線そのものは引けなくても、直線どうしの交点はコンパスだけで求められるのです。

コメント

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