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2026年3月10日

円に内接・外接する正多角形を利用して円周率と円周の公式を導く

 円に内接・外接する正多角形を利用して、円周率や円周の公式を導く方法を考えてみます。

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2025年12月4日

アポロニウスの円の定理とは?

アポロニウスの円
 アポロニウスの円の定理とは、
2つの定点$\text{A}, \text{B}$からの距離の比が$m:n$(ただし、$m\neq n$)となる点$\text{P}$をとると、点$\text{P}$は線分$\text{AB}$の内分点と外分点を直径の両端とする円周上にある
という定理のことです。
線分$\text{AB}$の内分点と外分点を直径の両端とする円のことをアポロニウスの円といいます。

ちなみに、単にアポロニウスの定理という場合もありますが、これは中線定理の別名としてのアポロニウスの定理と重複するので注意が必要です。

これが成り立つことを確かめてみます。

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2025年11月2日

三角形の3辺の長さと内接円の半径

 三角形の内接円の半径は3辺の長さから以下のように求めることができます。
3辺の長さが$a,b,c$の三角形の内接円の半径$r$は
\[\large r=\frac{\sqrt{(a+b+c)(-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)}}{2(a+b+c)}\]
特に、斜辺の長さが$a$で他の2辺の長さが$b,c$の直角三角形の内接円の半径$r$は
\[\large r=\frac{b+c -a}{2}\]
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2025年6月13日

三角形の頂点の位置を求める(三角関数・測量)

点Aを原点としたときの点Cの位置は?
「平坦な土地に上図のように三角形にブロックを敷き詰めた。
この三角形の各頂点を上図のように$\text{A,B,C}$とすると、辺$\text{AB}$の長さは$15\text{m}$、辺$\text{BC}$の長さは$6\text{m}$、辺$\text{AB}$は北方向から時計回りに$45°$の角をなし、内角$\text{ABC}$は南側に開いていて$75°$であった。
頂点$\text{A}$の位置を基準としたとき、頂点$\text{C}$は頂点$\text{A}$から北または南方向へ何$\text{m}$、東または西方向へ何$\text{m}$の位置にあるかを求めよ。」
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2024年10月25日

符号を考慮した長さとは?

 符号を考慮した長さとは、測る際の基準の点と方向がある長さのことです。基準となる方向と同じ方向に測ったときは正の値をとり、逆の方向に測ったときは負の値をとります。
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2024年10月22日

座標空間内の2点間の距離

 座標空間内の2点$\text{A}(x_a,y_a,z_a),\text{B}(x_b,y_b,z_b)$間の距離$\text{AB}$は
\[\large\text{AB}=\sqrt{(x_b-x_a)^2+(y_b-y_a)^2+(z_b-z_a)^2}\]
と表すことができます。

なぜこのように表すことができるのかを考えてみます。

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2024年10月20日

座標平面上の2点間の距離

 座標平面上の2点$\text{A}(x_a,y_a),\text{B}(x_b,y_b)$間の距離$\text{AB}$は
\[\large \text{AB}=\sqrt{(x_b-x_a)^2+(y_b-y_a)^2}\]
と表すことができます。

なぜこのように表すことができるのかを考えてみます。

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2024年10月17日

数直線上の2点間の距離

 2点間の距離とは、2点がどれだけ離れているかを表す$0$以上の値のことで、2点を結ぶ線分の長さのことです。
数直線上に座標が$a,b$である点$\text{A, B}$をとると、2点$\text{A, B}$間の距離$\text{AB}$は
\[\large\text{AB}=|b-a|\ (=|a-b|)\]
と表すことができます。

なぜこのように表すことができるのかを考えてみます。

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2024年9月8日

垂線で分割された三角形の辺の一部の長さは?

CHの長さは?
「上図のように$∠\text{A}=60°$である$△\text{ABC}$の頂点$\text{A}$から辺$\text{BC}$へ垂線$\text{AH}$をおろしたとき、$\text{AH}=6,\text{BH}=3$となった。このときの$\text{BH}$の長さを求めよ。」
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2024年3月11日

長方形の面積と対角線の長さから1辺の長さを求める

面積60、対角線13の長方形の長辺の長さは?
「長方形の面積が$60$、対角線の長さが$13$であるとき、この長方形の長辺の長さを求めよ。」
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2024年2月14日

長方形の各頂点と任意の点を結ぶ線分の長さの関係

 長方形の各頂点と任意の点を結ぶ4本の線分の長さにはどのような関係があるでしょうか?

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2024年1月23日

内分と外分

 内分と外分はどちらも線分を2つの線分に分割することですが、どのようにして分割するかが異なります。

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2023年9月22日

方べきの定理の逆は成り立つ?

方べきの定理
 方べきの定理とは

$\textbf{(a), (b)}:$ 2本の弦$\text{AB, CD}$、またはそれらの延長が点$\text{P}$で交わるとき、$\text{AP}\cdot \text{BP}=\text{CP}\cdot \text{DP}$が成り立つ。

$\textbf{(c)}:$ 点$\text{A}$を通る接線と弦$\text{BC}$の延長が点$\text{P}$で交わるとき、$\text{AP}^2=\text{BP}\cdot \text{CP}$が成り立つ。

という定理のことです。

では、方べきの定理の逆とはどういったものとなり、それは成り立つでしょうか?

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2023年7月31日

三角形の外心と垂心の関係

 三角形の外心と垂心には次のような性質があります。
頂点から垂心までの距離と対辺から外心までの距離の関係
「三角形のある頂点から垂心までの距離は、その対辺から外心までの距離の2倍である。」

上図のように頂点$\text{A}$とその対辺$\text{BC}$に着目した場合は、頂点$\text{A}$から垂心$\text{H}$までの距離$\text{AH}$と外心$\text{O}$から対辺$\text{BC}$までの距離$\text{OM}$の間には$\text{AH}=2\text{OM}$が成り立ちます。
これが成り立つことを鋭角三角形、直角三角形、鈍角三角形それぞれの場合にわけて確かめてみます。

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2023年7月22日

加法定理と正弦定理でトレミーの定理を証明してみる

トレミーの定理
 トレミーの定理とは、円に内接する四角形$\text{ABCD}$において
\[\large\text{AB}\cdot\text{CD}+\text{AD}\cdot\text{BC}=\text{AC}\cdot\text{BD}\]
という関係が成り立つという定理のことです。

これが成り立つことを、加法定理と正弦定理を利用して証明してみます。

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2023年7月17日

スチュワートの定理

スチュワートの定理
 $△\text{ABC}$の辺$\text{BC}$上に点$\text{P}$をうち、線分$\text{AP}$を引くと
\[\text{CP}\cdot\text{AB}^2+\text{BP}\cdot\text{AC}^2=\text{BC}\bigl(\text{AP}^2+\text{BP}\cdot\text{CP}\bigr)\]
という関係が成り立ちます。この関係のことをスチュワートの定理といいます。

なぜこれが成り立つといえるのでしょうか?

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2023年7月16日

中線定理 なぜ成り立つ?

中線定理
 $△\text{ABC}$の辺$\text{BC}$の中点を$\text{M}$とし、中線$\text{AP}$を引くと
\[\text{AB}^2+\text{AC}^2=2(\text{AM}^2+\text{BM}^2)\]
という関係が成り立ちます。この関係のことを中線定理といいます。

なぜこれが成り立つといえるのでしょうか?

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2023年6月15日

垂直二等分線上の点以外に等距離の点は存在する?

垂直二等分線の性質
 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という性質があります。
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確かめてみます。
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2023年5月27日

アルキメデスの双子円の半径を求める

アルベロス図形
アルベロス図形とは、上図のように直線に関して同じ側に円弧がある3つの半円の弧に囲まれた図形のことです。
アルキメデスの双子円
そして、上図のようにアルベロス図形$\text{ABC}$を小さい2つの半円の交点$\text{D}$を通る直径$\text{AB}$に垂直な直線$\text{CD}$で分割してできる図形$\text{ACD, BCD}$それぞれの内接円のことをアルキメデスの双子円といいます。双子円という名の通り半径が等しく、半円$\text{AC}$の半径を$a$、半円$\text{BC}$の半径を$b$とすると
\[\frac{ab}{a+b}\]
と表されます。

これが成り立つことを座標平面をもちいて確かめてみます。

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2023年4月8日

三平方の定理を利用して四面体の辺の長さを求める

「$\text{OC}=10, \text{AC}=15, \text{BC}=20, ∠\text{OCA}=∠\text{OCB}=90°$である四面体$\text{OABC}$がある。この四面体に以下の条件が加わった場合の$\text{AB}$の長さを求めよ。

(1)$∠\text{BAC}=90°$

(2)$∠\text{AOB}=90°$」

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