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図形と方程式|平行四辺形の頂点の座標について

数学2

図形と方程式 直線上の点、平面上の点

平行四辺形の頂点の座標を扱った問題を解いてみよう

次の問題を解いてみましょう。

3 点 A(4 , 5) , B(6 , 7) , C(7 , 3) を頂点とする平行四辺形の残りの頂点 D の座標を求めよ。

問の解答・解説

平行四辺形の名称がないので、頂点Dの座標は3通り考えられます。作図して確認しましょう。

問の平行四辺形の作図
問の作図

例題と同じ要領で解きます。点Dの座標を定義して、3通りの平行四辺形を場合分けして解いていきます。

問の解答例 1⃣

A(4 , 5) , B(6 , 7) , C(7 , 3)残りの頂点 D の座標を (x , y) とする。平行四辺形の頂点の順序は、次の 3 つの場合がある。(i) 平行四辺形 ABCD(ii) 平行四辺形 ABDC(iii) 平行四辺形 ADBC

それぞれの平行四辺形において、点Dの座標を求めます。2本の対角線の中点が一致することを利用して、方程式を導きます。

まず、平行四辺形ABCDの場合です。対角線は、2つの線分BD,ACです。

問の解答例 2⃣

A(4 , 5) , B(6 , 7) , C(7 , 3)(i) 平行四辺形 ABCD の場合線分 BD と線分 AC の中点が一致するので、x+62=4+72y+72=5+32よってx=5y=1

次は、平行四辺形ABDCの場合です。対角線は、線分ADと線分BCです。

問の解答例 3⃣

A(4 , 5) , B(6 , 7) , C(7 , 3)(ii) 平行四辺形 ABDC の場合線分 AD と線分 BC の中点が一致するので、x+42=6+72y+52=7+32よってx=9y=5

さいごに、平行四辺形ADBCの場合です。対角線は、2つの線分CD,ABです。

問の解答例 4⃣

A(4 , 5) , B(6 , 7) , C(7 , 3)(iii) 平行四辺形 ADBC の場合線分 CD と線分 AB の中点が一致するので、x+72=4+62y+32=5+72よってx=3y=9(i) , (ii) , (iii) より、頂点 D の座標は(5 , 1) , (9 , 5) , (3 , 9)

残りの頂点の位置から対角線を把握し、その中点の座標を用いて方程式を導きます。方程式と言っても、1次方程式なので計算量は多くありません。

残りの頂点の位置を把握できれば、間違うことはないでしょう。図を上手に利用して、頂点の位置を把握しましょう。

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さいごにもう一度まとめ

  • 平行四辺形の名称の有無を確認しよう。
  • 図形の名称があれば、頂点の順序はただ1つに定まる。
  • 図形の名称がなければ、頂点の順序を場合分けしよう。
  • 平行四辺形の頂点を扱うときは、対角線の中点を利用しよう。
  • 平行四辺形の2本の対角線の中点は一致する。