Langleyの問題

タイプ10

b=3a、c=90-2a、d=30のとき  f=30 (0<a<45) 

補題


ひとつの角とそれに隣り合う1つの辺 及びその角に隣り合わない辺の長さが与えられているとき
考えられる三角形は2種類で  そのうち1つの角は互いに補角となっている。


角AとAB BCの長さ が与えられているとします
 条件を満たす3角形を描くとします。 長さABを確定し BAから与えられた角をもつ 半直線mを描きます
次にBを中心として半径BCで円を描くと mとの交点はたかだか2つでその点を C1 C
とすると 3角形ABC1  および3角形ABC のみ が 条件を満たす三角形として得られます。

 3角形ACCは二等辺3角形ですから このような条件を満たす3角形の角ACBと 角ACBは互いに等しいか
補角をなしていることがわかります。

証明  b=3a、c=90-2a、d=30のとき  f=30 (0<a<45)
 a=10のとき

 a=10 b=30 c=70 d=30 f=30  88番の証明

a=20のとき
 a=20 b=60 c=50 d=30 f=30  167番の証明(別解)

a=30のとき
 a=30 b=90 c=30 d=30 f=30  タイプ1になる

a=40のとき
 a=40 b=120 c=10 d=30 f=30  195番の証明
   ただし左右対称なので 195の条件では100度となる










角BAC=180-(a+3a)-(90-2a)=90-2aより3角形ABCは二等辺3角形
よって AB=CB
このとき 3角形ACDの外接円の中心をOとすると
三角形AOBと3角形COBは合同 (OA=OC AB=CB OB共通)
よって 角OBD=(a+3a)/2-a=a

角ACD=30°より 角AOD=60° よって3角形OADは正三角形
よって OD=AD

ここで 3角形ABDと3角形OBDは合同
 (BDは共通 角ABD=角OBD AD=OD
  補題よりこのような3角形は2通り考えられるが 
  角BAD+角BOD=360-(2a+60)=300-2a>210となり互い補角にはならない
  よって合同となる)

以上より角ADB=30°となる