■平行四辺形ダイヤグラム

 平行四辺形の頂点A,B,C,Dをそれぞれ辺BC,CD,DA,ABの中点と結んで,中央に小さい平行四辺形を作る.この小さい平行四辺形の面積は,もとの平行四辺形の面積の1/5に等しい.次に,平行四辺形の頂点A,B,C,Dをそれぞれ辺CD,DA,AB,BCの中点と結んでも中央に小さい平行四辺形が得られる.この小さい平行四辺形が重なった部分は点対称な8角形で,その面積はもとの平行四辺形の面積の1/6に等しい.

 このとき,重なっている小さい平行四辺形は互いの辺を3等分するのではなく,辺を分割する比は4:5:3になっている(中川宏).

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(T)平行四辺形の頂点と向かいの辺の中点をむすぶ線分は,4頂点と4中点のいずれかを両端とするすべての線分によって,6:4:5:3:2:10の比に分割される.

(証)平行四辺形の中線定理により,線分DEにおいて,

  2(d+a)=b+c+e+f ・・・@

  a+d=2b=f=e+c ・・・A

三角形ALDにおいて,ALとMKは平行なので,

  a+b+c=e+f ・・・B

三角形ABHにおいて,BHとELは平行なので,

  2d=BH=e+f=a+b+c

  4d=a+b+c+e+f ・・・C

@とCから,3a=2d

 三角形AEGと三角形MNPは合同なので,d:a=c:e

よって,f=10とおくと,a+d=10,d=6,a=4,b=(a+d)/2=5,c+e=5,c=3,e=2

となり,線分EDは,6:4:5:3:2:10に分割されていることがわかった.

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(U)平行四辺形の対角線は,4頂点と4中点のいずれかを両端とするすべての線分によって,3:1:2:2:1:3の比に分割される.

(証)平行四辺形の中線定理により,BG=2GN

Gは三角形EMNの重心なので,NG=2GQ

したがって,BGを4とおくと,BQ:QG:GN=3:1:2

よって,平行四辺形の対角線は頂点と中点のどれかを結ぶ線分によって,3:1:2:2:1:3に分割されていることになる.

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