角度x,yx,yはそれぞれ外心・内心の性質に着目すると求めることができます。
(1)
したがって、線分BIBIを引くと、これは∠B∠Bの二等分線となります。
また、線分AI, CIAI, CIもそれぞれ∠A,∠C∠A,∠Cの二等分線なので、∠IAB=∠IAC=α,∠IAB=∠IAC=α, ∠IBA=∠IBC=β,∠IBA=∠IBC=β, ∠ICA=∠ICB=γ∠ICA=∠ICB=γとおくことができます。
また、線分AI, CIAI, CIもそれぞれ∠A,∠C∠A,∠Cの二等分線なので、∠IAB=∠IAC=α,∠IAB=∠IAC=α, ∠IBA=∠IBC=β,∠IBA=∠IBC=β, ∠ICA=∠ICB=γ∠ICA=∠ICB=γとおくことができます。
すると、三角形の内角の和は180°180°なので、△ABC△ABCにおいて
∠A+∠B+∠C=180°(∠IAB+∠IAC)+(∠IBA+∠IBC)+(∠ICA+∠ICB)=180°2α+2β+2γ=180°2(α+β+γ)=180°∠A+∠B+∠C=180°(∠IAB+∠IAC)+(∠IBA+∠IBC)+(∠ICA+∠ICB)=180°2α+2β+2γ=180°2(α+β+γ)=180°
となり、両辺を22で割ると
α+β+γ=90°α+β+γ=90°(a)
が導かれます。
△IAC△IACにおいて
∠AIC+∠IAC+∠ICA=180°146°+α+γ=180°∠AIC+∠IAC+∠ICA=180°146°+α+γ=180°
となり、整理すると
α+γ=34°α+γ=34°(b)
が導かれます。
(a), (b)(a), (b)より
34°+β=90°β=56°34°+β=90°β=56°
x=∠B=2βx=∠B=2βなので両辺に22を掛けると
2β=112°2β=112°
すなわち、
x=112°x=112°
と求められます。
(2)
したがって△DEF△DEFの外接円OOにおいて、∠DOF∠DOFは弦DFDFに対する中心角、∠DEF∠DEFは弦DFDFに対する円周角なので、円周角の定理より
∠DOF=2∠DEF∠DOF=2∠DEF
が成り立ちます。
∠DOF=y,∠DEF=38°∠DOF=y,∠DEF=38°なので
y=2⋅38°=76°y=2⋅38°=76°
と求められます。
別解
(1)と似たような解き方もできます。
点OOは△DEF△DEFの外接円の中心なので、線分EOEOを引くとDO=EO=FODO=EO=FOが成り立ち、△ODE,△OEF,△OFD△ODE,△OEF,△OFDは二等辺三角形となります。
このことから、∠ODE=∠OED=δ,∠ODE=∠OED=δ, ∠OEF=∠OFE=ε,∠OEF=∠OFE=ε, ∠OFD=∠ODF=ζ∠OFD=∠ODF=ζとおくことができます。
このことから、∠ODE=∠OED=δ,∠ODE=∠OED=δ, ∠OEF=∠OFE=ε,∠OEF=∠OFE=ε, ∠OFD=∠ODF=ζ∠OFD=∠ODF=ζとおくことができます。
すると、△DEFにおいて
∠D+∠E+∠F=180°(∠ODE+∠ODF)+(∠OED+∠OEF)+(∠OFD+∠OFE)=180°(δ+ζ)+(δ+ε)+(ζ+ε)=180°2δ+2ε+2ζ=180°2(δ+ε+ζ)=180°
となり、両辺を2で割ると
δ+ε+ζ=90°
が導かれます。
また、∠E=38°より
δ+ε=38°
なので、これを(c)に代入すると
38°+ζ=90°ζ=52°
であることがわかります。
△OFDにおいて
∠DOF+∠OFD+∠ODF=180°y+2ζ=180°
であり、(d)を代入してyについて解くと
y+2⋅52°=180°y+104°=180°y=76°
と求められます。
(2024/11)(2)の解法に加筆しました。
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