数学A 第3章 図形の性質 — 平面図形

角の2等分線

内分と外分

定義1内分 §

正の数 とする.線分 上の点 について

が成り立つとき,点 は線分

内分(interior division)

するといい, 点 のことを内分点という.

説明文
説明文
定義2外分 §

正の数 とする.線分ABの延長上の点 について

が成り立つとき,点 は線分

外分(exterior division)

するといい,点 のことを外分点という.

下図のように,点

  1. のときは,線分 の方向への延長上
  2. のときは,線分 の方向への延長上

にある.

説明文 説明文

問題1内分と外分

次の線分 において,次の点を図示せよ.

図
  1. に内分する点
  2. に外分する点
  3. に内分する点
  4. に外分する点
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図

角の2等分線の定理(幾何)

角の2等分線の定理

定理3角の2等分線の定理 §

において, の2等分線と辺 との交点を とするとき

が成り立つ.

説明文
説明文
証明
問題2角の2等分線の定理

次の図の において,点 の二等分線と辺 との交点である.このとき,線分 の長さを求めよ.

説明文
説明文
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とおくと,角の二等分線の定理より,

定理4三角形の外角の二等分線と比 §

において, の外角の二等分線と辺 の延長線との交点を とするとき

が成り立つ.

説明文
説明文
問題3三角形の外角の二等分線と比

次の図の において,点Dは の外角の二等分線と半直線 との交点である.このとき,線分 の長さを求めよ.

説明文
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とおくと,外角の二等分線の定理より,

重心

重心とは何か

中線について

定義5重心 §

三角形の中線の交点を重心という.

重心の定理

定理6重心 §

どんな三角形でも,各頂点から引いた3本の中線は1点で交わる.

つまり,どんな三角形でも重心は1つである。

図に示したように,重心は三角形の中線を に内分する.

説明文
説明文
証明
問題4重心

図において,次の線分の長さを求めよ.

ただし,点Gは の重心とする.

説明文
説明文
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内心

内心とは何か

定義7内心 §

三角形の内角の二等分線の交点を内心という.

内心の定理

定理8内心 §

どんな三角形でも,3つの角の二等分線は1点で交わる.

証明

上の証明により,次のことがいえる.

よって,この点 を中心とする半径 の円は, の3辺に接する.

この円を 内接円といい,点 内心という.

図
問題5内心

次の図において,次の角の大きさを求めよ.ただし,点 の内心とする.

図
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  1. において,
  2. において,
問題6内接円の半径と三角形の面積

次の図のような があり,面積は である.この三角形の内接円の半径を求めよ.

図
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であることに着目する.

内接円の半径を とすると,

図

外心

外心とは何か

定義9外心 §

三角形の3辺の垂直二等分線の交点を外心という.

外心の定理

図
図
定理10外心 §

どんな三角形でも,3辺の垂直二等分線は1点で交わる.

証明

において,3辺の垂直二等分線が交わる点を とすると,上の証明により,点 の3つの頂点から等距離にある.よって,この点 を中心とする半径 の円は, の3つの頂点を通る.

この円を, 外接円といい,点 外心という.

図
問題7外心

次の図において,次の角の大きさを求めよ.ただし,点 の外心とする.

図
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は二等辺三角形である.

  1. より,
  2. において,

垂心

垂心とは何か

定義11垂心 §

三角形の3つの頂点からの垂線の交点を垂心という.

垂心の定理

図
定理12垂心 §

どんな三角形でも,3つの垂線は1点で交わる.

証明
問題8垂心

空白

解答を見る

空白

オイラー線

定理13オイラー線 §

三角形の重心・垂心・外心を通る直線をオイラー線という.

チェバの定理

チェバの定理

定理14チェバの定理 §

の内部に点 がある。頂点 を結ぶ直線が向かい合う辺と,それぞれ で交わるとき

図
証明
問題9チェバの定理

がある.点 から辺 に垂線を引き交点を とする.また, の二等分線と線分 ,辺 との交点をそれぞれ とし,直線 と辺 との交点を とする.このとき, を求めよ.

図
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また, より,

より,

よって, となる.

一方, である.

チェバの定理より,

メネラウスの定理

メネラウスの定理

定理15メネラウスの定理 §

の辺 またはその延長が,三角形の頂点を通らない直線 と,それぞれ点 で交わるとき

図
証明
問題10メネラウスの定理

において,辺 の比に内分する点を ,辺 の比に内分する点を とし, の交点を の交点を とする.このとき,次のものを求めよ.

図
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  1. チェバの定理より,
  2. と直線 にメネラウスの定理を用いると,
  3. と直線 にメネラウスの定理を用いると,
  4. より,

円と三角形

円周角の定理

図
図
定理16円周角の定理 §

1つの弧に対する円周角の大きさは一定であり,その弧に対する中心角の大きさの半分である.

図
問題11円周角の定理

次の図で, の大きさを求めよ.

  1. 図
  2. 図
  3. 図
  4. 図
  5. 図
  6. 図
解答を見る
定理17円周角の定理の逆 §

4点 について,点 が直線 に関して同じ側にあって

ならば,4点 は1つの円周上にある.

図
問題12円周角の定理の逆

次の図で, の大きさを求めよ.

  1. 図
  2. 図
  3. 図
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  1. より,

円に内接する四角形の定理

定理18円に内接する四角形の定理 §

円に内接する四角形について,次の2つが成り立つ.

  1. 対角の和は である.
  2. 内角は,その対角の外角に等しい.
図
証明
問題13円に内接する四角形の定理

次の図で, の大きさを求めよ.

  1. 図
  2. 図
  3. 図
  4. 図
  5. 図
  6. 図
解答を見る
  1. より,
  2. より,
  3. の二等辺三角形だから,
  4. の二等辺三角形だから,

円と直線

円と直線の位置関係

円と直線の共有点の個数 2個 1個 0個
円と直線の位置関係 図 図 図

円と接線

図

接弦定理

定理19接弦定理 §

円の接線とその接点を通る弦の作る角は,その内部にある弧に対する円周角に等しい.

図
問題14接弦定理

次の図で, は円の接線であり, はその接点である. の大きさを求めよ.

  1. 図
  2. 図
  3. 図
  4. 図
  5. 図
  6. 図
解答を見る

方べきの定理

定理20方べきの定理 §

方べきの定理には,主に次の2つがある.

  1. 1つの円における2つの弦 の交点,またはそれらの延長の交点を とすると,
  2. 円の外部の点 から円に引いた接線の接点を とする. を通ってこの円と2点 で交わる直線を引くと,
問題15方べきの定理

次の図において, の値を求めよ.ただし,Tは円の接点とする.

  1. 図
  2. 図
  3. 図
解答を見る

円と円

2円の位置関係

2円の位置関係は,2円の半径と中心間の距離で決まり,以下の5つの状態がある.

定理212円の位置関係 §

2円の半径を ,中心間の距離を とすると,以下のようになる.

2円の図 図 図 図
2円の位置関係 離れている 外接している 交わっている
2円の共有点の個数 0個 1個(外接) 2個
2円の中心間の距離
2円の図 図 図
2円の位置関係 内接している 一方が他方を含む
2円の共有点の個数 1個(内接) 0個
2円の中心間の距離
問題162円の関係

を中心とした半径 の円,円 を中心とした半径 の円とする.

  1. のとき,円 はどんな位置関係にあるか.また, のとき, のときはどうか.
  2. が外接するとき線分 の長さを求めよ.また,内接するときはどうか.
  3. に含まれるための,線分 の長さの条件を求めよ.
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  1. のときは共有点がない
  2. 外接のときは ,内接のときは
  3. 線分 の長さが,内接するときより短ければよいので,

2円と共通接線

2円の共通接線の本数は,2円の位置関係によって異なる.

定理222円の共通接線 §
共通接線の本数 4本 3本 2本 1本 0本
2円と共通接線の図 図 図 図 図 図
2円の位置関係 離れている 外接している 交わっている 内接している 一方が他方を含む

2円の中心間を横切る共通接線は共通内接線(2本ある),2円の上下で接する共通接線は共通外接線(2本ある)と言われる.

共通接線の方程式を求めるには,問題を図示し,図形的に考えることが不可欠である.

問題172円と共通接線

次の図で,直線 は円 の共通接線で, はその接点である.このとき,点 から直線 に垂線 を引き, を考えることにより,線分 の長さを求めよ.

  1. 図
  2. 図
解答を見る

元記事: http://www.ftext.org/text/section/101(取得日 2026-08-07)

最終更新: 2026-08-08

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