数学 第5章
円
解説編
円周角・接線・作図
① 導入
問題編の解答と要点解説です。途中式・根拠を省略せず確認してください。
② 基本概念
問題編の基本概念を参照。
③ 図解
問題編の図解を参照。
④ 例題 解説
例1 弧に対する中心角 80° の円周角
同じ弧に対して、円周角は中心角の半分。80÷2=40。
答え:40°
例2 直径を弦とする円周角
答え:a(90°)
例3 円周角 25° の中心角
中心角は円周角の2倍。25×2=50。
答え:50°
⑤ 基本問題 解説
1 接線と弦の作る角の定理を書け
接点Aでの接線と弦ABのなす角は、弦ABの反対側の弧にある円周角∠ACBに等しい。例えば∠ACB=38°なら接線とABの角も38°。
答え:接線と弦の角は、その弦に対する反対側の円周角に等しい。
2 同じ弧に対する円周角
答え:a(等しい)
3 中心角 120° の円周角
120÷2=60。
答え:60°
4 半径 5、接線の接点から外部点まで 12 のとき、外部点から中心までの距離
半径と接線は接点で垂直。OP²=OT²+PT²=5²+12²=25+144=169。
OP=√169=13。
答え:13
5 円に内接する四角形の対角の性質
円に内接する四角形では向かい合う角の和が180°。例えば∠A=112°なら∠C=180−112=68°。
答え:対角の和は180°。
⑥ 標準問題 解説
6 円周角 35°、同じ弧の中心角
答え:70
7 接線が1本だけ引ける点は
答え:a(円外の点)
8 二等辺に見える理由(半径)を説明
中心Oから円周上のA、Bへ引くOAとOBはともに半径。OA=OBなので△OABは二等辺三角形となり、底角∠OAB=∠OBA。
答え:OA=OB(ともに半径)だから二等辺三角形になる。
9 中心角 90° の円周角
答え:45
⑦ 応用・入試形式 解説
13 中心角∠AOB=120°、弧ABの外側にC、内側にD → ∠ACB、∠ADB
∠ACBは弧AB(中心角120°の弧を見込まない、Cから見た方の)に対する円周角
円周角は中心角の半分なので ∠ACB = 120°÷2 = 60°
点Dは反対側の弧(円周全体360°−120°=240°の弧)の上にあるので、Dから見た弧ABの中心角は240°
∠ADB = 240°÷2 = 120°
2つの角の和:60°+120° = 180°
なぜ:四角形ACBDは円に内接する四角形になっており、対角の和が180°になる性質と一致する。中心角を「弧」で考えることが、どちら側の円周角かを混同しないコツ。
14 半径6、OP=10 の接線の長さと四角形OTPT′の面積
接線は接点を通る半径に垂直なので、△OTPは∠OTP=90°の直角三角形
三平方の定理:PT² = OP² − OT² = 10² − 6² = 100 − 36 = 64
PT = √64 = 8cm
もう一方の△OT′Pも合同な直角三角形(OT=OT′=半径、OP共通、直角)なので面積は等しい
△OTPの面積 = (1/2)×6×8 = 24
四角形OTPT′の面積 = 24×2 = 48cm²
なぜ:外部の1点から引いた2本の接線は長さが等しく、左右対称な図形になる。これを利用すると、1つの直角三角形の面積を2倍するだけで済む。
15 交わる弦(PA=4,PB=9,PC=6)のPDと、AB・CDの比較
交わる弦の性質:PA×PB = PC×PD
4×9 = 6×PD → 36 = 6×PD → PD = 6cm
AB = PA+PB = 4+9 = 13cm
CD = PC+PD = 6+6 = 12cm
AB > CD なので、弦は中心に近いほど長いという性質から、ABの方が中心に近い
なぜ:公式(PA×PB=PC×PD)を使って終わりにせず、求めた長さを使って別の性質(長さと中心からの距離の関係)まで説明できるかが差のつくポイント。
16 接線∠APB=50° → ∠AOBと∠ACB(角の連鎖)
OA⊥PA、OB⊥PBなので∠OAP=∠OBP=90°
四角形OAPBの内角の和は360°なので
∠AOB = 360° − 90° − 90° − 50° = 130°
点Cは弧ABの中心角130°の弧を含まない方(大きい方の弧)の上にあるので、∠ACBはこの中心角に対する円周角
∠ACB = 130°÷2 = 65°
なぜ:接線の性質(半径⊥接線)→四角形の内角の和→円周角の定理、と3つの定理を順につなげる「角の連鎖」問題。1つずつ根拠を書けるかがカギ。
⑧ 確認テスト 解説
確認1 中心角 100° の円周角
答え:50
確認2 直径に対する円周角
答え:a(90°)
確認3 円周角 42° の中心角
答え:84
確認4 接線⊥半径を使う典型場面
外部点Pから接点Tまでの接線ではOT⊥PT。例えばOP=17、半径OT=8なら PT²=17²−8²=289−64=225、PT=15。
答え:半径と接線で直角三角形をつくり、三平方を使う。
確認5 中心角 150° の円周角
答え:75
⑨ 完全解説
間違えた問題は解き直しマークを付け、翌日もう一度解こう。