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平方根の長さの作図

未AC問題 41 / 50長さと比難しさ ★★★☆☆ 応用

問題:線分AC上に AB = 1、BC = 2 となる点Bがあります。Bを通りACに垂直な直線の上に、BD = √2 となる点D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)
  1. Aを中心に、Cを通る円をかきます。
  2. Cを中心に、Aを通る円をかきます。
  3. 交点どうしを結び、ACの中点Mを求めます。
  4. Mを中心に、Aを通る円(ACを直径とする円)をかきます。
  5. Bを中心に、Aを通る円をかき、直線ACとのもう1つの交点をEとします。
  6. Aを中心に、Eを通る円をかきます。
  7. Eを中心に、Aを通る円をかきます。
  8. Bと交点を結ぶと、Bを通るACの垂線です。直径ACの円との交点がD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)

Dは直径ACの円の上にあるので ∠ADC = 90° です。

三角形ABDと三角形DBCは、どちらも直角三角形で ∠BAD = ∠BDC なので相似です。よって AB : BD = BD : BC、つまり BD² = AB × BC = 1 × 2 = 2 となり、BD = √2 です。

同じ方法で、AB = 1 として BC の長さを変えれば、どんな長さ a に対しても √a が作図できます。

豆知識

作図で作れる長さは、たし算・ひき算・かけ算・わり算と √ を組み合わせた数だけです。この問題は、その「√」の作り方そのものです。

コメント

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