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No.5
- 回答日時:
1、まず円周角の定理を覚えましょう。
∠OPBの大きさをθとして円周角といいます。この問題ではθ=60°です。
点Oと点Bが動かないで、点Pが動く時、点Pが円周上にあればθは変わらない、
というのが円周角の定理です。また円の半径をRとするとOB=2Rsinθが成り立 ち、円周角の定理に付随する定理です。
ただし点Pが直線OBより下に来ると、別の角度になります。
点Bが円周上を動いて、点Aまで来ると円周角θ=60°は∠OABになります。
三角形OABは60°、30°の角度を持つ直角三角形だとわかります。
2、点Pの位置が変わってもθの大きさは変わらないのはなぜか、不思議と思いませんか。
証明を読んで下さい。まず、以下の通りに図を書いて下さい。
円の中心をCとします。実はABの中点が円の中心であることが後にわかるが、
今は、このあたりが中心と思う所を点Cとして、CO、CB、CPを直線で結びます。
CO、CB、CPはみな円の半径だから、長さは同じです。したがって、三角形CPOも三角形CPBも二等辺三角形です。
次に直線CPを、直線OBの下まで延長して、円周にぶつかった点をDとします。
DO、DBも直線で結びます。
3、∠OPDの大きさをαとします。∠OPD=αを、円弧ODの上に立つ円周角といい、
直線ODの上に立つ円周角ともいいます。∠OCDを円弧ODの中心角といいます。
中心角は円周角の2倍になり∠OCD=2αです。
なぜか?その証明のために、二等辺三角形OPCの三つの角を考えます。二等辺三角形だから∠OPC=αとすると、∠COP=αです。残りの角を∠PCO=γとすると、三角形の三つの内角の和は180°だから2α+γ=180°です。2α=180°-γとなる。
∠OCDを∠PCO=γの外角といいます。∠PCO=γと外角∠OCDの和は180°だから外角∠OCD=180°-γ=2αです。外角∠OCD=2αは、円弧ODの中心角です。
外角は三角形の他の二つの角(内対角)の和である、という定理があるので、その定理を使ってもよい。∠OCD=2αとなる。
4、同じように∠DPBをβとして、これを円弧DBの上に立つ円周角といいます。
また∠DCB=2βを円弧DBの中心角といいます。中心角は円周角の2倍です。
円弧OBの上に立つ円周角はθでした。θ=∠OPB=∠OPD+∠DPB=α+β
また、円弧OBの中心角は2倍で∠OCB=∠OCD+∠DCB=2α+2β=2θです。
点Pが円周上を動いても、中心点Cは動かないから、中心角∠OCB=2α+2γ=2θは
変わらないので、円周角∠OPB=θも変わらない。円周角の定理が証明できた。
5、この証明のついでに、点Dの所の角も調べます。∠PDOは円弧POの上に立つ円周角です。円弧POの中心角は∠PCOで、これはγです。γ=180°-2αですから、
円周角∠PDOはその1/2で、∠PDO=γ/2=90°-αとなります。
同じように考えると、∠BCPは円弧BPの中心角=∠BCP=180°-2βです。
円弧BPの上に立つ円周角∠BDPはその半分で、∠BDP=90°-βです。
二つの円周角をたすと
∠BDO=∠PDO+∠BDP=180°-α-β=180°-θ
点Pの円周角θは、点Pが円周上を動いて直線OBより下に来ると
∠BDO=180°-θになります。Pの円周角+Dの円周角=二直角
また円弧BP,PO,OD,DBの中心角は、全部中心Cに集まっていて、
一回転の360°を分け合っています。円周角は各中心角の半分です。
円周角が直角の時は、その中心角は2倍の180°だから対応する円弧は半円です。
図では、円弧BAの上に立つ円周角∠BOAは直角ですから、直線BAは
円の直径です。OB=ABsinθ=ABsin60°=AB×√3/2となります。
中心点Cは直線BAの中点だから、あとは容易にわかる。 答え③
AB=OA/cosθ=12
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