・障害を乗り越えて                       GAI 氏

 線分ABが引かれている。今、端点B側の方に障害物があり線分ABのBから延長していく
直線をひくことを阻害している。そこで障害物がある以外の領域に定規(これは直線を引く
ためだけの手段として利用すること。長さは測れないとする。)を使うことを通して障害物を
超えて直線を繋げるには、どの様な方法をとればよいか?


 らすかるさんからのコメントです。(平成30年7月2日付け)

 コンパスは使ってよいのですか?


 GAI さんからのコメントです。(平成30年7月2日付け)

 定規のみにして下さい。


 カルピスさんからのコメントです。(平成30年7月3日付け)

 障害物が存在する位置で、紙を、一度V字に折って繋げる。直線は障害物の真上を通る
ので「乗り越えて」いる、というのは、きっと、たぶん、おそらく ダメにちがいない...。


 DD++さんからのコメントです。(平成30年7月3日付け)

(1) 線分 AB から、障害物の大きさと比べて十分に離れたところに任意に点 P をとります。

(2) 直線 AP の点 P より外側に任意に点 Q をとります。

(3) 点Q を通り、線分 AB の延長と障害物の反対側で交わると予測される任意の直線を引
 きます。その直線と直線 BP との交点を R とします。

(4) 点 P を通る任意の直線を引き、その延長上に点 F および点 P' をとります。
 (線分 AB と平行くらいに引き、障害物を回り込むように作図すると、この後がやりやすい
 と思います)

(5) 直線 AP' と直線 FQ との交点を Q' とします。

(6) 直線 BP' と直線 FR との交点を R' とします。

(7) 直線 QR と直線 Q'R' との交点を C とします。

【現状確認】

 △FPQ と直線 P'Q' にメネラウスの定理を用いると、(FP'/P'P) * (PA/AQ) * (QQ'/Q'F) = 1

 △FQR と直線 Q'R' にメネラウスの定理を用いると、(FQ'/Q'Q) * (QC/CR) * (RR'/R'F) = 1

 △FRP と直線 R'P' にメネラウスの定理を用いると、(FR'/R'R) * (RB/BP) * (PP'/P'F) = 1

 3つの式を掛け合わせると、 (PA/AQ) * (QC/CR) * (RB/BP) = 1

 すなわち、メネラウスの定理の逆より、3点 A, B, C は一直線上にあります。しかも、(3) で
の直線の引き方から、点 C は障害物の反対側にあります。

(8) これまでの (1) から (7) までを、もう一度行います。ただし、(3) のときに、点 C とは離れ
 た位置で交わりそうな線にします。最後に (7) で得られた点は D とします。
 (実際にやるときは逆回転で回り込みましょう)

(9) 直線 CD を引けば、直線 AB の延長線になります。

 こんな感じでどうでしょう?


 GAI さんからのコメントです。(平成30年7月4日付け)

 作図を再現しながら、目が回るようでした。射影平面での複比の不変性を用いて、完全4
角形(複比の値を-1とするもの)から調和列点を求める方法が簡潔になるかも・・・
(これらの記事を読んでいるとき思い付いた問題でした。)


 DD++さんからのコメントです。(平成30年7月4日付け)

 それって具体的にどういう手順になりますか?


 GAI さんからのコメントです。(平成30年7月4日付け)

[1] 線分ABの中点より右側に任意の点Cをとる。

[2] ABの上方に適当に点Eをとる。(ただし、将来障害物を越えられる高さは必要)

[3] AE、BE、CE の直線を引く。

[4] 線分CE上に適当に(感覚的に真ん中より上方がいいかも)点Gを取る。

[5] AG、BGの線がBE、AEと交わる点をそれぞれA’、B’とする。

[6] B’A’を結び右側へその線を延長しておく。(この線をL1としておく。)

  Cの位置は同じで、今度はABの下方に適当な点E'を設けて、上記と同じ作業をし
 直線L2を引き、L1、L2の交点Dをみつける。

  このとき、A、C、B、Dは、一直線に並んでおり、点C、Dは線分ABを同じ比にそれぞれ内
 分、外分している。

従って、もう一度点Cの代わりに他の点Pを適当にとり、その点を外分させる点Qを見つける。
2点DQを結べば、障害物を越えてABの延長線が引けていく。

 整理していて、でも、これもめんどくさいな〜。


 DD++さんからのコメントです。(平成30年7月4日付け)

 GAI さんのやり方の △GA’B’に対応するのが、私の△PQR と △P’Q’R’ですね…多分。
GAI さんは同じ点Cに対して作図を2回行ってるのを、私は点Cを取らずに対応する図形2つ
を同時に作ってる感じで、根本的には類似した手順のように思えます。



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