■ささやかなクリスマスプレゼント(お年玉?)

 有名な幾何の問題である.

[Q]△ABCのBCを延長した線上に点A’がありBC=CA’.点B’,C’も同様である.△ABC=1のとき,△A’B’C’=?

[A]新たにできる3つの三角形の面積はそれぞれ2であるから,△A’B’C’=7

[Q]△ABCのBCを延長した線上に点A’があり2BC=CA’.点B’,C’も同様である.△ABC=1のとき,△A’B’C’=?

[A]新たにできる3つの三角形の面積はそれぞれ6であるから,△A’B’C’=19

 一般に,各辺を同じ倍率kで伸縮した位置に点をとって作った三角形の面積は,もとの図形の三角形小部分の面積のk(k−1)倍になるが,もとの三角形は3重に数えられているので,

  M=3k(k−1)+1

  k=1   → M=1

  k=2   → M=7

  k=3   → M=19

すなわち,k>1のときはもとの三角形より大きくなり,k=2のときには7倍になるというわけである.一方,0<k<1のときはもとの三角形より小さくなり,k=1/2のとき最小値1/4をとる.

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 これにインスパイアされて,和算風の問題を作ってみた.

[Q]△ABCの各辺を1:2の比に順次内分した点D,E,Fとし,AD,BE,CFの2本ずつの交点が作る△PQRを考える.3辺の長さa,b,cはすべて整数で,△PQRがもとの△ABCと相似になっている.a+b+c=58寸のとき,辺の長さa,b,cを求めよ.

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 余力があれば,以下の問題にも挑戦されたい.

[Q]外円内に甲乙乙丙丙丁の6円が戊円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

 (乙戊乙)

 (丙丁丙)

外円の直径は18寸,甲円の直径が3寸のとき,丁円の直径を求めよ.

[Q]外円内に甲乙乙丙丙の5円が丁円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

 (乙丁乙)

  (丙丙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丁円の直径に等しいとき,丁円の直径を求めよ.

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