下の図のようなABが3㎝、ADが4㎝の長方形ABCDに、E、F、P、Qをとります。ただし、AE:ED=2:3でABとEFは平行です。
三角形ADPと三角形CPQの面積の比が10:3のとき、EP:PFを最も簡単な整数の比で表しなさい。
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下の図の辺EDと辺FCの長さは等しいので、辺AEと辺FCの長さの比も2:3になります。
また、三角形AQEと三角形CQFは8の字相似になっているので、辺EQと辺QFの長さの比も2:3になっています。
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次に下の図の三角形AEPと三角形DEPを比べてみると、どちらも高さは辺EPで共通しているので、面積の比はそれぞれの三角形の底辺のである辺AEと辺EDの長さの比と等しくなります。
AE:EDは2:3なので、三角形AEPと三角形DEPの面積比も2:3ですが、この2つの三角形を合わせた三角形ADPの面積は比の10なので、それを2:3に比例配分すると次のようになります。
・三角形AEPの面積→10×(5分の2)=4
・三角形DEPの面積→10×(5分の3)=6
また、下の図の三角形CPQの面積は3なのですが、この三角形とさっきの図で面積が6だった三角形DEPを比べてみると・・・
・三角形DEPの面積→EP×ED÷2=6
・三角形CPQの面積→QP×ED÷2=3
この2つの三角形は高さが共通なので、面積の比はそれぞれの底辺である辺EPと辺QPの長さの比と等しいのですが、その比は6:3=2:1になっています。
EP:QP=2:1、EQ=EP-QP=2-1=1なので、辺EQと辺QPの長さは等しいことになります。
辺EQと辺QFの長さの比は②:③、そして辺QPの長さも辺EQと同じく②なので、辺EPの長さの比は②×2=④、そして辺PFの長さの比は③-②=①と表せます(次の図)。
以上から、辺EPと辺PFの長さの比は、EP:PF=4:1になります。
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