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令和2年度・基礎科目 I-3-4

面積座標(内心と外心)

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解説

ポイント

直角三角形の内心と外心を,面積座標(3つの小さな三角形の面積の割合)で表す問題です。

考え方と解き方

3辺の比が 3:4:5 なので直角三角形で,いちばん長い CA が斜辺,角 B が直角です。

内心は3辺から等しい距離 r にある点,外心は直角三角形では斜辺の中点です。

  • 全体の面積:AB=3,BC=4 を直角をはさむ2辺として S=3×4÷2=6
  • 内心:高さがどれも r なので,SA=4r/2,SB=5r/2,SC=3r/2
  • 3つの和が S=6 なので 6r=6,r=1。面積座標は (2/6, 2.5/6, 1.5/6)=(1/3, 5/12, 1/4)
  • 外心:斜辺 CA の中点なので,△PCA はつぶれて SB=0
  • P が CA の中点なので,△PAB と △PBC は面積が半分ずつ。面積座標は (1/2, 0, 1/2)。答えは 内心 (1/3, 5/12, 1/4),外心 (1/2, 0, 1/2)

覚えておくこと

  • 面積座標:3つの成分の和は 1。重心は (1/3, 1/3, 1/3)。重心と外心を取りちがえない
  • 内心の面積座標は,各頂点の向かいの辺の長さの比(この問題では 4:5:3 を 12 で割る)
  • 直角三角形の外心は斜辺の中点。斜辺上の点なので,1つの成分が 0 になる

出典:令和2年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-4(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:数学