図形 9 二つの円 (略解)
桐光学園高校 (R5年) ★★ 市立福山高校 (R4年) ★★
 3つの円で囲まれた図形の面積


【解】3円A,B,Cの接点をP,Q,Rとする
面積=△ABC−(扇形APR+扇形BPQ+扇形CQR)
 =×(1+√2−1)2−12π×−(√2−1)2π××2
 =1−π(3−2√2)π
 =1+(−1)π
 2点A,Bをそれぞれ中心として,線分ABを半径とする円をかき,その2つの円の交点をC,Gとする。直線ACと点Aを中心とする円の交点のうち,Cではない方をD,直線AGと直線BDの交点をEとする,また,線分ABと線分CEの交点をFとする。

(1) △ADE∽△CDBを証明しなさい。
【証明】
△ABC,△ABGは正三角形
△ADEと△CDBで,
  ∠DAE=∠DCB=60°(仮定)
∠ADE=∠CDB(共通)
2角相等より, △ADE∽△CDB
(2) AF:FBを求めなさい。ただし,最も簡単な整数の比で表しなさい。
【解】
(1)より,△ADE∽△CDB(相似比1:2)
AG//CBより,△AEF∽△BCF(相似比1:2)
よって, AF:FB=1:2
東京工大附属科技高校 (R5年) ★★
 影をつけた部分の面積


【解】
円Oで,扇形OAB=(2√3)2π×=4π
円Cで,扇形CAB=62π×=6π
影=(扇形OAB+△ABC)−扇形CAB
 =4π×(×62)−6π(6√3−2π)cm2
早稲田佐賀高校 (R4年) ★★ 東海高校 (R4年) ★★★
 中心がOで線分ABを直径とする半円Cをかき,弧ABを3等分するように2点D,Eをとる。次に,線分AB上にO'とり,半径がO'Bである半円C'をかくと,C'は線分AE に点Pで接した。

(1) ∠PO'Aの大きさを求めよ。
【解】
∠BOE=60°より∠A=30°
△PO'Aで,∠PO'A=90−30=60°

(2) AE=3√3のとき,2つの半円の中心間の長さOO' を求めよ。
△EBAで,AE=3√3より,EB=3,AB=6
△PAO'で,PO':AO'=1:2,PO'=O'Bだから,
 AO':O'B=2:1
OO'=xとすると,(3+x):(3−x)=2:1
 3+x=6−2xで, x=OO'=1
 長さが6cmの線分ABを直径とする円Cと,円CにBで内接する半径2cmの円C'がある。点Aから円C'に引いた接線をl,線分ABと円C'の点B以外の共有点をS,接線lと円C'の接点をTとするとき,

(1) 円C,円C',接線lで囲まれた斜線部の面積は[  ]cm2である。
【解】2円の中心をP,Qとすると,
△AQTで,∠A=30°,∠BPR=60°
斜線部=(△APR+扇形PBR)−半円C'
 =(×3×3+32π×)−22π×
 =3π−2π3cm2

(2) 直線STと円Cの2つの交点を結んだ線分の長さは[  ]cmである。
△QSTは正三角形で,PH=√3×
△S'PT'で,S'T'=2S'H=2√ {32−()2}=33cm

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