正八角形と相似

図において
(1) ABCDEFGH は一辺長さが 1 の正八角形
(2) O はその正八角形の中心
(3) I は弦 AD と BF との交点
(4) K は A から BH に下ろした垂線の足
   (K は BH の中点)
(5) L は BL = BO なる BD 上の点

この記号の下で
いくつかの問題を考えよう

問題1

⊿AIH は直角二等辺三角形である
IH = である
問題2

⊿HIG は直角三角形である
IG = である
問題3

⊿AIK ∽ ⊿DIL である
K, I, L は同一直線上にある

問題4

⊿BLK ∽ ⊿HIG である
問題5

四辺形 KIGH 円に内接している
問題6

⊿KAH ∽ ⊿KIG である

問題7

⊿BKL ≡ ⊿OKG である
問題8

⊿KLG は直角二等辺三角形である
問題9

BF と LG との交点を K とおくと
KM は LG と直交しますか?


解説に続きます

問題10

L は BD と CE との交点である。
問題11

⊿EGL ∽⊿HIG である。

解説に続きます


問題1
⊿AIH は直角二等辺三角形である
IH = である
解説
① 正八角形 ABCDEFGH は
  O を中心とする円に内接している
② AD と CH は BF に関して対称
よって AD, CH, BF は I で交わる
③ ∠DAH = 90°
④ ∠AHC = 45°
 
問題2
⊿HIG は直角三角形である
IG = である
解説
① I は線分 CH 上にある
② ∠CHG = 90°
③ IH = 、HG = 1
問題3  ⊿AIK ∽ ⊿DIL である
K, I, L は同一直線上にある
解説
L が BD と CE との交点で
あることに注意しよう(問題11参照)
① ∠AKB = 90°= ∠DBK より
AK と DB は平行
∴ ∠KAI = ∠LDI
② AI : DI = AI : IH = 1 :
③ DH と CE との交点を N とおくと
  ⊿NDL は直角二等辺三角形
  DN : DL = 1 :
DN = AK なので
  AK : DL = 1 :

問題4
⊿BLK ∽ ⊿HIG である
解説
① ∠LBK = 90°= ∠IHG
② OB : OK = : 1
  BO = BL なので
  LB : BK = : 1
③ IH = , HG = 1
問題5
四辺形 KIGH 円に内接している
解説
⊿BLK ∽ ⊿HIG
より
∠BKI = ∠HGI
よって
四辺形 KIGH 円に内接している
問題6
⊿KAH ∽ ⊿KIG である
解説
四辺形 KIGH 円に内接しているので
① ∠IKG = ∠IHG = 90°
② ∠KGI = ∠KHI = 22.5°
③ ∠AHK = 90°、∠AHK = 22.5°

問題7
⊿BKL ≡ ⊿OKG である
解説
① ∠KBL = 90°= ∠KPG
② BK = OK
③ OG = BL
問題8
⊿KLG は直角二等辺三角形である
解説
⊿KOG は ⊿KBL を K まわりに
90°回転したものである
問題9
BF と LG との交点を K とおくと
KM は LG と直交しますか?
未確認です

問題10
L は BD と CE との交点である。
解説
BD と CE との交点を L' とおく
① BD と AE は平行
② BF と CE は平行
③ OB = OE
より、四辺形 OBL'E はひし形
よって BL' = BO
つまり L' = L
問題11

⊿EGL ∽⊿HIG である。
解説
① ∠CEG = 90°
② 四辺形 BLEO はひし形
  よって EL = EO
③ ⊿OEG は直角二等辺三角形
  ∴ OE : EG = 1 :
以上より
 ∠LEB = 90°、EL : EG = 1 :
∴ ⊿EGL ∽⊿HIG