面積計算18
下図のように、直角2等辺三角形ABCの内部に点Pをとり、
PB=PC=8 、 ∠ABP=∠ACP=22.5°(=θとおく)
とする。
このとき、四角形ABPCの面積を求めよ。
(答) ∠BPC=135°なので、 BC2=82+82−2・82・cos135°=64(2+)
よって、 BC=8√(2+) で、AB=AC=4√(4+2
)
ゆえに、 △ABC=4√(4+2)・4√(4+2
)/2=32+16
また、△PBC=8・8・sin135°・(1/2)=16 なので、
四角形ABPCの面積は、 32+16−16
=32 (終)
この問題については、次のような初等的な解法が知られている。
(別解) 与えられた図形を4枚組み合わせて、下図を得る。
下図のように、補助線を引いて考える。
このとき、1辺の長さが8の正方形DEFGの周りに、4つの直角2等辺三角形(△BPG等)
が出来る。
4つの直角2等辺三角形の面積の和は、 8・8/2・2=64 なので、
4×四角形ABPC=64+64=128 から、 四角形ABPC=32 (終)
(コメント) この問題は、三角比を用いれば何でもないですが、上記のように工夫すると、
簡単な計算で求められます。このアイデアには脱帽です。