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円に内接する四角形の問題

四角形ABCDは円に内接し、AB=2、BC=3、CD=4、cos∠ABC=-1/4、を満たす。設問から、AC=4、AD=2、BD=7/2、四角形ABCDの面積S=7√15/4であることが分かりました。 ここで対角線AC、BDの交点をPとおくと、sin∠APBはいくらか?という問題なんですが、解答には 「∠APB=θ」とおくと  S=1/2AC・BDsinθ が成り立つので... とあります。どういう過程でこの式が導かれたのでしょうか?

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  • ベストアンサー
回答No.2

rockman9さん、こんにちは。 #1の方が詳しい説明してくださっていますが、 >「∠APB=θ」とおくと  S=1/2AC・BDsinθ が成り立つので... とあります。どういう過程でこの式が導かれたのでしょうか? 確かに、いきなり出てくると、面くらいますよね。 もうちょっと説明が欲しいところです。 点PはACとBDの交点ですから 四角形ABCD=三角形ABD+三角形CBD と分けて考えましょう。 ちょうど、BDですぱっと切った感じです。 △ABDの面積は、 底辺BD 高さはAP*cosθになるのはいいでしょうか。 △ABD=(1/2)BD*AP*cosθ・・・(1) △CBDの面積は、 底辺BD 高さはCP*cosθですから △CBD=(1/2)BD*CPcosθ・・・・(2) AC=AP+CPですから (1)+(2)より △ABD+△CBD=四角形ABCD  =(1/2)BD*AP*cosθ+(1/2)BD*CPcosθ  =(1/2)BD*(AP+CP)*cosθ  =(1/2)BD*(AP)*cosθ となって解答の式が出てきます。 線分BDで2つに四角形を切った方が分かりやすいでしょうね。

rockman9
質問者

補足

すいません。とても丁寧に説明していただいたのですが、高さがAP*cosθになる理由がどうしても分かりません。三角比の関係か何かを使ったのでしょうか?理解力が足りないもので…もしよろしければ教えてください!

その他の回答 (2)

  • kony0
  • ベストアンサー率36% (175/474)
回答No.3

凸四角形の場合なら・・・ S=△APB+△BPC+△CPD+△DPA =(1/2)*PA*PB*sinΘ +(1/2)*PB*PC*sin(180-Θ) +(1/2)*PC*PD*sinΘ +(1/2)*PD*PA*sin(180-Θ) =(1/2)sinΘ*(PA*PB+PB*PC+PC*PD+PD*PA) =(1/2)sinΘ*(PA+PC)(PB+PD) =(1/2)*AC*BD*sinΘ 凹四角形の場合も、同様に4つの△を考えて、加減すれば同じ結果が出てくると思います。

rockman9
質問者

お礼

ありがとうございます!

  • assamtea
  • ベストアンサー率57% (203/353)
回答No.1

こんばんは。 なにが分からないのかが良く分かりませんが、 > 「∠APB=θ」とおくと  > S=1/2AC・BDsinθ > が成り立つので... これがわからないと言う事でしょうか? でしたら、四角形ABCDの面積は、三角形ABC+ACDとなるため 二つの三角形の底辺をACとした場合、それぞれの高さを足した物は、 頂点BからACへの垂線と、頂点DからACへの垂線を足した物となる から、絵を描けばすぐに分かりますが、Bから下ろした垂線を延長した ものと、頂点Dを通ってACと平行な線を引いたところの交点をFとす ると、二つの三角形の高さの合計はBFになります。 今、∠APB=θなので、∠DPC=θとなります。 また、∠DFB=90度だから、∠BDF=(180度-θ)となるため sin∠BDF=sin(180度-θ)=sinθとなり S=1/2(AC×BDsinθ)になります。

rockman9
質問者

お礼

ありがとうございます!

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