すべての内角が180°より小さい四角形 ABCD がある。
辺の長さが AB = BC = r, AD = 2r とする。
さらに、辺 CD 上に点 E があり
三つの三角形 僊BC, 僊CE, 僊DE の
面積はすべて等しいとする。
α = ∠BAC, β = ∠CAD とおく。
(1) α = β を示せ。
(2) cos ∠DAB = 3/5 であるとするとき、
  sin ∠CAE の値を求めよ。  
続き

(2)
F を C より直線 AB に下ろした垂線の足とする。
AB = BC なので ∠CBF = 2×∠CAB = ∠DAB
∴ cos ∠CBF = cos ∠DAB = 3/5
よって BC : BF : FC = 5 : 3 : 4
AB = BC なので AF : FC = 8 : 4 = 2 : 1
G を AD の中点とすると
AG = r = AB, ∠GAC = ∠BAC, AC は共通なので
僭AC と 傳AC は合同
∴ GC = BC (= r)
GA = GD = GC ( = r) なので ∠DCA = 90°
∠DAC = ∠CAB, ∠DCA = 90°= ∠CFA なので
DAC と 僂AF は相似である。
∴ AC : CD = AF : FC = 2 : 1
僊CE と 僊DE は面積が等しいので E は CD の中点
∴ AC : CE = 4 : 1
∠DCA = 90°なので sin ∠CAE = root(17)/17 である。
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