まずは、ある線分の垂直二等分線上のすべての点はその線分の両端までの距離が等しいことを確かめます。
点以外の直線上の任意の点をとり、2つの三角形とに着目すると、
点は線分の中点でもあるので
直線は線分に対し垂直なので
共通の辺なので
したがって、が成り立ちます。
より、ある線分の垂直二等分線上のすべての点はその線分の両端までの距離が等しいことがわかります。
次に、垂直二等分線上の点以外に線分の両端までの距離が等しい点が存在しないことを背理法を利用して確かめてみます。
点から線分またはその延長へ垂線をおろし、その足をとします。
このとき、線分の中点は直線上に存在するため、点とは一致しません。すなわちとなります。
とに着目すると
仮定より
線分は線分に対し垂直なので
共通な辺より
よりとは合同となります。
すると、このことからが成り立ちと矛盾するため仮定は誤りであることがわかります。
したがって、垂直二等分線上の点以外に線分の両端までの距離が等しい点が存在しないことがわかります。
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