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高校数学の質問です。


AB=10、AC=6の三角形ABCにおいて、辺BCを4:3に内分する点をDとする時、点Aで直線ACに接し、点Dで直線BCに接する円Oがある。円Oと辺ABの交点をEとする。 この時、(1)BCの長さ、(2)三角形ACDの面積、(3)AEの長さ、(4)円Oの半径

はどのように求めたら良いのでしょうか。

よろしくお願いします。

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回答(1件)

(1)

円外の点 C\mathrm{C} から接点 A,D\mathrm{A},\mathrm{D} までの距離は等しいので、

CD=CA=6\mathrm{CD}=\mathrm{CA}=6

よって

BC=73CD=14\mathrm{BC}=\dfrac73\mathrm{CD}=14


(2)

ABC\triangle\mathrm{ABC} に余弦定理を使って

102=62+1422614cosCcosC=1114\begin{align*}10^2&=6^2+14^2-2\cdot6\cdot14\cdot\cos\angle\mathrm{C}\\\cos\angle\mathrm{C}&=\dfrac{11}{14}\end{align*}

よって

sinC=1(1114)2=5314\sin\angle\mathrm{C}=\sqrt{1-\left(\dfrac{11}{14}\right)^2}=\dfrac{5\sqrt3}{14}

なので求める面積は

12625314=4537\dfrac12\cdot6^2\cdot\dfrac{5\sqrt3}{14}=\dfrac{45\sqrt3}{7}


(3)

AE=x\mathrm{AE}=x とおけば、方べきの定理により BEBA=BD2\mathrm{BE}\cdot\mathrm{BA}=\mathrm{BD}^2 なので

(10x)10=82x=185\begin{align*}(10-x)\cdot10&=8^2\\x&=\dfrac{18}{5}\end{align*}


(4)

O\mathrm{O} の中心を点 O\mathrm{O} とする。

ODC=OAC=90\angle\mathrm{ODC}=\angle\mathrm{OAC}=90^\circ より、AOD=180C\angle\mathrm{AOD}=180^\circ-\angle\mathrm{C} であるから

cosAOD=cosC=1114\cos\angle\mathrm{AOD}=-\cos\angle\mathrm{C}=-\dfrac{11}{14}

O\mathrm{O} の半径を rr とすればODA,ADC\triangle\mathrm{ODA},\triangle\mathrm{ADC} に余弦定理を使うことで AD\mathrm{AD} の長さに関して rr についての方程式が出来て

r2+r22rrcosAOD=62+62266cosCr^2+r^2-2\cdot r\cdot r\cdot\cos\angle\mathrm{AOD}=6^2+6^2-2\cdot6\cdot6\cdot\cos\angle\mathrm{C}

よってこれを解いて

r=635r=\dfrac{6\sqrt3}{5}

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