平行線と角 問題 難問
こんにちは、ウチダショウマです。 今日は、中学2年生で習う 「平行線と角」 について、まずは $3$ つの角度 「錯角(さっかく)・同位角(どういかく)・対頂角(たいちょうかく)とは何か」 意味をしっかりと理解し、次に 平行線と角の性質 を証明し、最後に応用問題を解いていきます。 目次 錯角・同位角・対頂角の意味 まずは言葉の意味を理解するところからスタートです。 図を用いて一気に覚えてしまいましょう♪ ↓↓↓ <補足>高校以降の数学では、角度を、ギリシャ文字"α(アルファ)、β(ベータ)、γ(ガンマ)、…"を用いて表すことが多いので、それを採用します。 上の図で、 $∠α$ と①の位置関係を錯角、$∠α$ と②の位置関係を同位角、$∠α$ と③の位置関係を対頂角 と言います。 ここからわかるように、まずポイントなのが 「二つの角の位置関係を指す言葉」 だということです。 ですから、「これは錯角」や「それは同位角じゃない」という言い方はしません。 必ず、「これは~に対して錯角」や「それは…に対して同位角じゃない」というふうに表現するようにしましょう。 錯角・同位角の覚え方 さて、言葉の意味は理解できましたか? 平行線と角 問題 難問. 対頂角は目の前にある角度なので、とてもわかりやすいです。 しかし、錯角・同位角はちょっとわかりづらいですよね…(^_^;) ここで、 よく出てくる覚え方 をご紹介いたします。 錯角というのは、 斜め向かいに位置する角 を指します。 よって、 アルファベットの「Z(ゼット)」 を図のように書き、折れ曲がるところで作られる二つの角度の位置関係になります。 視覚的にわかりやすくていいですね! <補足>上の図のような場合は、Zを反転させて書くことで、錯覚を見つけることができます。 同位角というのは、 同じ方位に向けて開く角 を指します。 漢字の成り立ちからもわかりやすいですね^^ もう一つオススメな覚え方は、 「 $∠α$ の錯角の対頂角が、$∠α$ の同位角になる」 という理解です。 図を見れば一目瞭然ですが、錯覚と同位角は向かい合ってますよね! 以上のことを踏まえたオススメの覚え方はこれです。 【錯角・同位角のオススメの覚え方】 錯角…Zを書く。 同位角…錯角の対頂角である。 次の章で「対頂角に常に成り立つ性質」について考えていきます。 それを見てからだと、なぜこの覚え方がオススメなのか理解できるかと思います。 スポンサーリンク 対頂角は常に等しいことの証明 【対頂角に成り立つ性質】 $∠a$ と $∠b$ が対頂角であるならば、$$∠a=∠b$$が成り立つ。 ※ここからはギリシャ文字をやめて、普通のアルファベットで記していきます。 なんと… 対頂角であれば等しくなります!
平行線の錯角・同位角 標準問題
しれっと図に書き込きましたが、実はこれは 「平行線公理(へいこうせんこうり)」 と呼ばれ、 絶対に守らなければならないルール のようなものです。 少し身近な話をしましょう。 例えば、私たちは $2$ 点を結ぶ直線は $1$ 本しか存在しないことを知っています。 しかし、これが「地球上の話」であればどうでしょう。 "日本とブラジルを結ぶ最短の線分"って、たくさんありそうじゃないですか? このように、我々はあるルールを決めて、その上で成り立つ議論を進めています。 高校数学までは、すべて 「ユークリッド幾何学」 と呼ばれる学問の範囲で考えて、地球の表面(球面)などは 「非ユークリッド幾何学」 と呼ばれる学問の範囲で考えます。 数学では $$公理→定義→定理$$の順に物事が定められていきます。 その一番の出発点である「公理」は、証明しようがないということですね^^ 「正しいか、正しくないか」とかじゃなくて、 「それを認めないと話が進まない」 ということになります。 説明の途中で出てきた「三角形の内角の和」に関する詳しい解説はこちらから!! ⇒⇒⇒ 三角形の内角の和は180度って証明できるの?【三角形の外角の定理(公式)や問題アリ】 平行線と角の応用問題【補助線】 それでは最後に、めちゃくちゃ有名な応用問題を解いて終わりにしましょう。 問題. $ ℓ// m $ のとき、$∠a$ の大きさを求めよ。 この問題のポイントは 「補助線を適切に一本引く」 ことです! 平行線の錯角・同位角 標準問題. 大きく分けて $2$ 種類の解法が存在するので、順に見ていきます。 解き方1 【解答1】 以下の図のように補助線を引く。 すると、平行線における錯覚の関係が二つできるので、$$∠a=60°+45°=105°$$ (解答1終了) 「もう一本平行線を書く」という、非常にシンプルな発想で解くことができました♪ 解き方2 【解答2】 すると、平行線における錯覚の関係より、$60°$ である角が一つ見つかる。 ここで、 三角形の内角と外角の関係(※1) より、$$∠a=45°+60°=105°$$ (解答2終了) 「補助線を引く」というより、「もともとある線分を延長する」という発想です。 この解答もシンプルですよね! 三角形の内角と外角の関係(※1)については、先ほども紹介した「三角形の内角の和」に関する記事で詳しく解説しています。 錯角・同位角・対頂角のまとめ 今日の重要事項をまとめます。 「錯・同位・対頂」はいずれも、二つの角度の位置関係を表す。 対頂角は常に等しい。 平行線における 錯角・同位角は等しい。 応用問題では、錯角にしかふれませんでしたが、同位角に関しても同様に使いこなせるようにたくさん練習を積みましょう👍 錯角は「Z」、同位角は「錯角の対頂角であること」を意識して、見つけ出してくださいね^^ これらの知識をよく使う「三角形の合同の証明」に関する記事はこちらから!!
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