整角三角形

三角形ABCの内部の点Dは
  ∠ABD=a 、∠DBC=b、
  ∠DCB=c、∠ACD=d 
  を満たすとき
  ∠DACの大きさを求める問題です。
  それぞれの問題は
  (a、b、c、d)で与えられ、
   a,b,c,d,x が整数の
  角度の△ABCを
  「整角三角形」と呼んでいます。 

 


 ( 解きやすいほうの問題 )

 @ [二等辺三角形その1]

 点Aを頂角とする二等辺三角形
 直線AD はその対称軸になる、
  一般に,a=d,b=c,のとき 
      x=90−a−bとなる。
  ↓図の(20,30,30,20)では

  X=40°

 

 A [二等辺三角形その2]

 点Cを頂角とする二等辺三角形
 直線CD はその対称軸になる
 一般に c=d,a+b+c=90,
     X=b となる。
  ↓図の(20,30,40,40)では

 X=30  



 B [点Dが垂心]

DC⊥AB、BD⊥ACであれば、点Dは
△ABC の垂心で、AD⊥BCとなる。
一般に a+b+c=90,b+c+d=90
のとき、X=b となる。↓図の
(20,30,40,20)では X=30 となる。

    垂心については「垂心」へ
   (垂心を知らなくても…)
    CDとAB、BDとACの延長上の交点をEとFとする。
    四角形EBCFとAEDFが円に内接するタイプは
    a=d  a+b+c=90 の時は  X=b
 



C [点Dが内心]
 
a=b,c=dであれば、
  点Dは△ABCの内心で
  X=90ーaーc となる
 ↓図の(20,20,30,30)では
        
       X=40 となる。

 

 
D [点Dが外心]
 
DB=DCの二等辺三角形DBC
 ∠BDC=2∠BACの関係のとき
  点Dは△ABCの外心となる。
 一般に、b=c,a+b+d=90
  のとき、X=d となる。
  ↓図の(30,20,20,40)では

X=40 
 

 一般的な問題
 
↓図の三角形ABCの内部の点Dが
∠ABD=a,∠DBC=b,∠DCB=c,
∠ACD=d をみたすとき、∠DACは?
それぞれの問題は a≦d として、
(a,b,c,d)の形で与えています。
 上の「解きやすいほうの問題@〜D」
にあたる問題は省略し、それぞれの
解答の略解を下の表に書いていますが、
もっと簡単な方法があるかも

   

No
問題
      答え
一つの解き方

(10,10,10,20)
      100
点EをA側になるように正三角形BDEを作る。点Dは△EBCの外心。∠ECD=20よりC,A,Eは同一直線上。∠EBA=∠EAB…Eは△ABDの外心

(10,10,10,30)
      100
頂角40の合同な二等辺三角形FBDとEDCをA側に作る。△FDEは正三角形で、F、A、Cは同一直線上がいえて、正三角形FBA、点Fは△ABDの外心になる。

(10,10,20,10)
       30
△BDCをBDで折り返し、C→Eとする。△DECは正三角形、△EBCと△AECは二等辺三角形から、点Eは△ADCの外心

(10,10,20,30)
       70
△BDCをBDで折り返し、C→Eとする。△EDCは正三角形でACはその対称軸から四角形ADCEはタコ型

(10,10,20,40)
       70
∠ACDの二等分線とABの交点をEとする。点Dは△EBCの内心。∠BED=∠DEC=∠DEA=60から、四角形EDCAはタコ型。

(10,10,20,100)
       30
△BDCをBDで折り返し、C→Eとする。△DECは正三角形、△AECは二等辺三角形から、点Eは△ADCの外心

(10,10,30,10)
      20
BAのAの延長上に∠DEA=10となるEをとり、△DBCの外心Fをとると、点Dは△BFEの外心から、3点F、C、Eは同一直線上

(10,10,30,20)
      40
BA,BCのBでない方の延長線上に∠DEA=∠DFC=20のE、Fをとると正三角形EDF、∠DCF=150よりEは△DCFの外心で四角形ADCEは円に内接

(10,10,30,70)
      40
9番の解答へ
10
(10,10,30,100)
      20
正三角形DBEをC側に作ると、Eは△DBCの外心で、A、C、Eは同一直線上で∠BAE=30から、点Dは△ABEの外心となる。
11
(10,10,40,20)
      30
∠DCBの二等分線とDBの交点をFとすると、Fは△EBCの内心で、∠BEF=∠CEF=60から、△EFC≡△EAC、∠DAC=∠DFC
12
(10,10,40,70)
      30
CDの延長線と辺の交点をE、BDの延長線の交点をF、対角の和が180より、四角形AEDFは円に内接。Fは△EBCの傍心から、∠EFD=20=∠EAD
13
(10,10,70,30)
      20
13番の解答へ
14
(10,10,70,40)
      20
14番の解答へ
15
(10,10,100,20)
      10
BC、BAのBでない延長上に∠DFA=∠DEC=20となるF,Eをとる。CE=ED=EFから、Eは△FDCの外心。四角形ADCFは円に内接する
16
(10,10,100,30)
      10
△BCDの外心EはAB上にあり、EC=ED、∠DEA=20。△AECの外心Fをとる。正三角形FECから、△EFA≡△EDA
17
(10,20,10,30)
      100
△ABCの外心をとる。AE=EB=EC、正三角形AECの直線DCは対称軸より、DA=DE、∠DBE=∠AEB/2=40、「定理6」よりDEは△AEBの対称軸。
18
(10,20,20,20)
       80
問題11番と同様
19
(10,20,20,30)
       80
正三角形DCEをA側に作る。DB=DC=DEより点Dは△EBCの外心で、∠EBD=10より、EはBA上にある。四角形ADCEはタコ型
20
(10,20,30,10)
       40
正三角形EBCをA側に作る。直線BAとCDはその対称軸から、∠ACE=∠AEC=20、∠DBE=∠DEB=40から、3点E,A,Dは同一直線上。
21
(10,20,30,20)
       60
正三角形EBCをA側に作る。直線BAとCDはその対称軸から、∠AEC=∠ACE=10、∠DEC=∠DBC=20で、∠DEA=∠ABDから、4点EBDAは同一円周上
22
(10,20,30,40)
       60
△BDCの外心をEとする。∠BEC+∠BAC=180より四角形ABECは円に内接する。∠AEB=70より△ABE,△DEBは二等辺三角形。∠BAD=∠EAD
23
(10,20,30,70)
      40
CDとABの交点をG、△ABCの外心をEとする。△BGC、△BECは二等辺三角形でEGはその対称軸より、△EBG≡△DBG、△EBA≡△DBAから、∠BAD=∠BAE
24
(10,20,40,10)
      30
BAのAの延長線上に∠DEA=10、BCのCの延長線上に∠DFC=20となるEFをとると、Dは△EBFの外心。四角形EDCFはタコ型、四角形ADCEは円に内接する。
25
(10,20,40,30)
      50
△ABCの外心E、BEとCDの交点をFとし、線分CDは正三角形AECの対称軸より、∠DFE=∠DFA=50、点Dは△ABFの内心になっている。∠DAF=30
26
(10,20,40,70)
      30
26番の解答へ
27
(10,20,50,30)
      40
△ABCの外心EはBD上にあり、線分CDは正三角形AECの対称軸で、∠DAC=∠DEC
28
(10,20,60,20)
      80
△ABCの外心EはBD上にあり、線分ADは正三角形AECの対称軸で、∠DAC=∠DAE
29
(10,20,60,40)
      30
△ABCの外心Eを作る。∠EBD=∠DCEより四角形EBCDは円に内接する。∠DEC=∠DCE=20、DE=DCで、ADは正三角形AECの対称軸
30
(10,20,80,20)
      20
正三角形ABEをC側につくり、BCとAEの交点をFとする。BCはその対称軸なので、∠ACF=∠ECF=80から、D、C、Eは同一直線上。DB=DEから、ADも対称軸
31
(10,20,80,30)
      20
∠DBCの二等分線とACの交点をEとする。四角形DBCEはタコ型で∠CEB=∠BED=60=∠DEA、点Dは△ABEの内心になっている。
32
(10,20,100,10)
      10
32番の解答へ
33
(10,20,100,30)
      10
△ABCの外心をE、CDとABの交点をFとする。直線CFはは正三角形ACEの対称軸より、∠FAC=∠FEC、∠FEB+∠FDB=180、∠FBD=∠FED=∠FAD
34
(10,30,10,20)
     100
正三角形EBCをA側に作る。BD、ACはその対称軸より、∠BED=∠BCD=10、∠AEB=20、∠ABD=∠AED=10で、ADBEは円に内接する。
35
(10,30,20,20)
     80
正三角形AECをB側に作る。点Aは△BECの外心で、四角形DBECはタコ型から、△DBEは正三角形で線分ADは二等辺三角形の対称軸。
36
(10,30,20,40)
      70
△BDCの外心Eをとる。△DECは正三角形、∠BEC+∠BAC=180でABECは円に内接するので、∠CAE=40=∠CEA、△ACDは二等辺三角形
37
(10,30,40,20)
      50
CDとABの交点をE、BE=EC=AC、正三角形ECFをA側に作ると。頂角160の二等辺三角形EBFから、B,D,Fは同一直線上、Cは△AEFの外心、A,C,D,Fは同一円周上。
38
(10,30,40,30)
      50
BA=BC、正三角形AEBを作る。△AECの外心はBとなり、∠BED=40、∠EDB=70、より、E、D、Cは同一直線上、点Eは△ABDの外心
39
(10,30,50,20)
      40
正三角形ABEをC側に作る。Bは△ACEの外心。∠DBE+∠DCE=180より∠BDE=∠BCE=80、△DBEは二等辺三角形でADは正三角形ABEの対称軸
40
(10,30,50,30)
      40
AB上に∠BDE=10、BC上に∠BFE=40となるE、Fをとると△EDFは正三角形で、FD=FCよりFは△DECの外心。∠DCE=30でDCは正三角形AECの対称軸
41
(10,30,70,10)
      20
正三角形EBCをA側に作る。BDはその対称軸。△DCEをDCで折り返し、E→Fとする。∠ABD=∠DFCよりFBDAは円に内接し、BC=CFより∠DACがわかる。
42
(10,30,70,40)
      20
DよりBCに垂線を下ろしACの延長線との交点をEとする。正三角形DBEから、点Dは△ABEの外心。
43
(10,30,80,20)
      20
BC=CAで、△ACDを(A→B、D→E)△DCBの内部に貼る。△DECは正三角形。∠DBC=30から、点Eは△DBCの外心。
44
(10,30,100,10)
      10
△ABCの外心をEとする。EC⊥BDより、四角形EBCDはタコ型、∠EAC=∠EDC/2から、点Dは△AECの外心
45
(10,30,100,20)
       10
△DBCの外心EをとるとEはAB上にある。△DECは正三角形で、△AECは∠AEC=∠ACE=80の二等辺三角形で、直線ADはその対称軸になっている。
46
(10,40,20,30)
       70
正三角形ACEをB側に作ると、DCはAEの垂直二等分線。AB=ACから、AB=AE、また、∠ABD=∠BAE/2で、「定理6」より∠BAD=∠ABD
47
(10,40,30,20)
       60
正三角形ABEをCでないほうに作る。頂角140の二等辺三角形AECより3点E,D,Cは同一直線上。△DEBは二等辺三角形より、Eは△ABDの外心
48
(10,40,60,20)
       30
問題39番と同様
49
(10,40,70,10)
       20
AC=BCで△ADCを△DBCの内部に貼り付ける。A→B、D→Eとする。正三角形DECと△BDE≡△BCE
50
(10,40,70,30)
       20
△ABCの外心をEとする。△EBAは頂角160の二等辺三角形。正三角形EBCとBD=BCから、△EBA≡△DBA
51
(10,70,30,20)
       40
問題43番と同様
52
(10,70,40,20)
       30
正三角形DCEをBでないほうへ作る。CE=CBより∠BEC=40=∠BACでABCEは円に内接し、AB〃CEから、等脚台形になる。△ADE≡△BDC
53
(20,10,10,30)
       70
問題19番と同様
54
(20,10,10,40)
       70
△ABCの外心をEとする。△BEC≡△BDCから、EC=DC=AC、△ACDは二等辺三角形
55
(20,10,10,100)
       30
△ABCの外心をEとする。点Dは△EBCの外心で、ED=CD、AE=ACから、直線ADはタコ型四角形AEDCの対称軸
56
(20,10,20,20)
       30
問題5番と同様
57
(20,10,20,30)
       40
問題25番と同様
58
(20,10,20,60)
       40
△ABCの外心EはCDの延長上にあり、△EBDをBDで折り返しE→Gとする。△EGDと△AECは正三角形なので、△EGC≡△EDA
59
(20,10,20,80)
       30
59番の解答へ
60
(20,10,30,20)
       20
問題36番と同様
61
(20,10,30,40)
       30
問題28番と同様
62
(20,10,30,50)
       30
問題29番と同様
63
(20,10,30,80)
       20
63番の解答へ
64
(20,10,30,100)
       10
ACのCの延長上にFを△ABFが頂角20の二等辺三角形になるようにとる。BF=FCで∠BFC(優角)=280=2∠BDCより、Fは△DBCの外心で、ADは正三角形DBFの対称軸。
65
(20,10,40,30)
       20
問題27番と同様
66
(20,10,40,60)
       20
△ABCの外心をE、∠BEF=40となるFをBC上にとる。∠EDB=50からFは△EBDの外心で正三角形EFDがわかる。正三角形AECより、△EFC≡△EDA、∠EAD=40
67
(20,10,70,30)
      10
△ABCの外心Eをとる。DCは正三角形AECの対称軸より、∠DAC=∠DEC。また、∠EBD=∠ECDから、EBCDは円に内接し、∠DEC=∠DBC
68
(20,10,70,40)
      10
問題30番と同様
69
(20,20,10,30)
      80
問題4番と同様
70
(20,20,20,80)
      30
問題12番と同様
71
(20,20,30,80)
      20
△ABCの外心をE。DCは正三角形EBCの対称軸より、∠DEC=20、∠EDC=130で∠EAC=50より、AEDCは円に内接する。∠DAC=∠DEC
72
(20,20,80,20)
      10
問題49番と同様
73
(20,20,80,30)
      10
問題50番と同様
74
(20,30,10,40)
      70
問題35番と同様
75
(20,30,20,60)
      40
AC=BC、正三角形BCEをA側に作る。BDはその対称軸より、△EDCは頂角100の二等辺三角形。また、AC=ECから、∠EAC=80で、AEDCは円に内接する。
76
(20,30,40,60)
      20
△ABCの外心Eをとり、直線BDは正三角形EBCの対称軸なので、△EDCは頂角140の二等辺三角形また、∠EAC=40よりAEDCは円に内接する。
77
(20,30,70,40)
      10
△DBCをBCで折り返して、D→Eとする。△BDEは正三角形で、∠BCE=70よりA、C、Eは同一直線上。△ABEは二等辺三角形より直線ADはその対称軸になる。
78
(20,30,80,20)
      10
問題42番と同様
79
(20,40,10,30)
      70
79番の解答へ
80
(20,40,30,50)
      30
問題22番と同様
81
(20,40,70,30)
      10
問題31番と同様
82
(20,50,30,40)
      30
問題47番と同様
83
(20,60,20,30)
      40
問題38番と同様
84
(20,60,40,30)
      20
84番の解答へ
85
(30,10,10,70)
      40
85番の解答へ
86
(30,10,10,100)
      20
正三角形ABEをC側に作る。AC、BDはその対称軸から、∠CBE=CEB=20、∠BAD=∠BEDまた、∠BDC+∠CEB=180より、∠DCB=∠BED=10
87
(30,10,20,40)
      30
△BDCをBDで折り返して、C→Eとする。正三角形EDC。また、∠BEC=∠BAC=80より、∠EAC=∠EBC=20で、Eは△ADCの外心。∠DAC=∠DEC/2
88
(30,10,20,50)
      30
AB=BC,△DBCの外心をEとすると、∠BED=2×∠DCB=40、△ABEは頂角140の二等辺三角形から、AとDとEは同一直線上で∠BAD=40
89
(30,10,20,80)
      20
AC=CBで△DBCを△ADCの内部に貼り付ける。△EDCは正三角形で、∠BDC=∠AEC=150から、∠AED=150、△AEC≡△AED
90
(30,10,20,100)
      10
△BDCの外心をEとすると、△BCEは正三角形で、A、C、Eは同一直線上.。正三角形DEFをB側に作る。△BFD≡△DCBで、A、B、Fは同一直線上。△AFD≡△AED
91
(30,10、30,40)
      20
問題75番と同様
92
(30,10,30,50)
      20
92番の解答へ
93
(30,10,40,70)
      10
正三角形ABEをC側に作る。ACはその対称軸から、∠CBE=∠CEB=20、∠CEA=40、でE、C、Dは同一直線上、BDも対称軸より、∠DAE=∠DEA
94
(30,20,10,40)
      60
△BDCをDCで折り返し、B→Eとする。△EBDは正三角形で、ABはその対称軸になっている。∠EBA=∠ECAから、EBCAは円に内接し、∠EAB=∠ECB
95
(30,20,10、70)
      40
問題89番と同様
96
(30,20,20,80)
      20
問題93番と同様
97
(30,20,40,70)
      10
△ADCをACで折り返して、D→E(BCEは同一直線上)。△ADBをABで折り返してD→Fとする。正三角形FBDと二等辺三角形DBEから△AFD≡△ADE、∠FAE=40
98
(30,20,60,40)
      10
△ABCの外心Eをとると、正三角形BEC。AC上に∠FEC=60となるFをとると△EBD≡△ECFから、正三角形EFDより点Fは△EDAの外心
99
(30,40,20,50)
      30
AB=AC、正三角形ABEをC側に作る。BDはその対称軸で,BDとAC、AEの交点をF、Mとする。∠AFM=∠EFM、∠FCE=80から、Dは△FCEの傍心で、∠FED=30
100
(30,40,30,50)
      20
△ABCの外心をEとすると、∠AEB=160。DCは正三角形EBCの対称軸より、∠EBD=∠DEB=20なので、3点A、E、Dは同一直線上
101
(30,50,20,40)
      30
CDとABの交点をEとすると、BC=CE=EA。正三角形ECFをA側に作ると、Eは△AFCの外心。∠AED+∠AFD=180より、AEDFは円に内接する。
102
(30,50,30,40)
      20
△ABCの外心をE、DCは正三角形EBCの対称軸で、∠EDB=160、二等辺三角形ABEより、∠BAE=20から、AEDBは円に内接する。∠BAD=∠BED
103
(40,10,10,70)
      30
AC=CB、正三角形ACEをB側に作る。二等辺三角形BDC≡△EDCより四角形AEDCはタコ型
104
(40,10,20,60)
      20
問題88番と同様
105
(40,10,30,70)
      10
△ABCの外心をEとする。DCは正三角形EBCの対称軸より∠DEC=10で∠EDC+∠EAC=180よりAEDCは円に内接する。
106
(40,20,10,70)
      30
BDとACの交点をEとし、正三角形BCFをAでない方に作る。Bは△ECFの外心。∠BDC=150より、Fは△DBCの外心で、△DAE≡△EFDがいえる。
107
(40,20,30,70)
      10
問題63番と同様
108
(40,30,20,60)
      20
問題100番と同様