図形 10 内心と内接円 (略解)
明治大付属明治高校 (R5年) ★★ 西大和学園高校 (R4年) ★★★
 △ABCの内接円の半径をrとするとき,

(1) ra,b,cを用いて表せ。
【解】
BC=a=(cr)+(br)より,
 r(bca)
(2) △ACDの内接円の半径をa,b,rを用いて表せ。
【解】
△ABC∽△DACより,
半径=r× AC r× b br
BC a a
(3) 線分PQの長さをrを用いて表せ。
【解】
(2)と同様に,△DBAの内接円の半径=cr/a
△PQHで,PQ2=( br cr )2+( br cr )2
a a a a
 = 2(b2c2)r2 2a2r2 =2r2
a2 a2
よって, PQ=2r
 点Oを中心とする半径5の円が3点A,B,Cを通り,点I を中心とする半径2の円が△ABCの3辺すべてに接している。また,直線BI と点Oを中心とする半径5の円との交点で,点Bと異なる点をDとする。


(1) DC=DI であることを証明せよ。
 ただし,∠IBA=∠IBC…@
     ∠ICB=∠ICA…A
 が成り立つことは,証明なしに用いてもよいものとする。

【証明】(右上図参照)
点Iは△ABCの内心
∠ABD=∠ACD=x(円周角)
△DCIで,∠DCI=xy ∠DIC=xy(外角)
 ∠DCI=∠DICより, DC=DI


(2) ∠IBCの大きさをb°とするとき,∠ODCの大きさをbを用いた式で表せ。
【解】△OCDで,
∠COD=2b(中心角)
 ∠ODC=(180−2b)÷2=(90−b

(3) 線分の長さの積 BI・DI の値を求めよ。
【解】△BEIと△OFDで,∠B=∠O=bより,
 △BEI∽△OFD(2角相等)
BI=p,DI=qとすると,
 p:5=2:qで, pq=BI・DI=20

(4) 線分OI の長さを求めよ。
【解】垂線OGをおろすと,BG=DGで,
 DG=(pq), IG=q(pq)=(qp)
△OIGと△ODGで,
 OG2=OI2−IG2=OD2−DG2より,
 OI2=52(pq)2(qp)2=25−pq=5
よって,OI=5
開成高校 (R5年) ★★★
 AB=2√2,BP=1であるとき,
(1) AC,PCの長さをそれぞれ求めよ。

【解】APは∠Aの二等分線
PC=xとおくと,
 2√2:AC=1:xで,AC=2√2x
△ABCで,(2√2)2+(1+x)2=(2√2x)2
 これを解いて,x よって, AC=2, PC=
(2) △PAB,△PACの内接円の半径の比を求めよ。
【解】半径をr1,r2とすると,
△ABPで,AP=√(2√2)2+12=3
 △ABP=(2√2+1+3)r1×2√2×1で,
  r1  2√2 .  1 . =√2−1
2√2+4 2+1
 △APC=(3+2)r2××2√2で,
  r2  3√2 . より, r1 (√2−1)× 5+3√2 2√2+1
5+3√2 r2 3√2 3√2
よって, r1:r2(2√2+1):3√2
國學院大久我山高校 (R6年) ★★ 和洋国府台女子高校 (R6年) ★
 右の図のような∠A=90°,AB=12,AC=5の直角三角形ABCがある。この三角形の3つの辺すべてに接する円の半径は[  ]である。
【解】中心Oから3垂線(半径x)を下ろす
BD=BE=12−x…ア, CF=CE=5−x…イ
ア+イより,(12−x)+(5−x)=√122+52
 17−2x=13で, 半径x2
 右の図のように,△ABCに内接する円があり,辺BC,CA,ABとの接点を,それぞれP,Q,Rとする。このとき,内接する円の半径を求めよ。

【解】中心Oから3垂線(半径r)を下ろす
△ABCで,62+82=102となり,∠A=90°
□AROQは正方形で, 半径r2cm

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