2018年2月25日日曜日

使い易い形の拡張円周角の定理と円周角の定理

 【拡張円周角の定理と円周角の定理】
上図のように、三角形ABCの∠A=アルファαと同じ角が、
外接円の各部に、円周角や拡張円周角になってあらわれる。
しかも、各部の点のまわりに現れる角度が、左まわりに、
α,○,△の順に繰り返して現れる。
これらの角をすぐ想像できるように、よく覚えてください。

【接弦定理】
三角形ABCの外接円において点Bのまわりに現れる角度が、
左まわりに、α,○,△の順に繰り返して現れるので、
接弦定理:

 ∠A=∠CBD 
が成り立ちます。
この接弦定理の図も一緒に覚えてください。

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2018年2月19日月曜日

神奈川、東京の中高一貫校生と公立高校受験組との差

高校の教育体制について考えてみます。
以下の問いかけがありました。

(引用開始)
神奈川、東京の中高一貫校生と公立高校受験組との差

投稿者: 巻き返し (ID:S6l6Es1iKHY) 投稿日時:17年 01月 03日 12:21
 前者(私立)は最低でも小4から高度な受験勉強をして高校卒業時には難関大学受験に合わせ、しっかり結果が出るように仕上げてくる。

後者(公立)は前者(私立)に比べて高度な受験勉強時間そのものが平均して4年位少ないのではないかと推測します。
 

ですが、ここ最近、公立最難関校が十数年来の再注目を浴びてきております。注目を浴びるのは勝手なのですが本当にエリート街道と言われる私立、国立の、中高一貫校の方々と対等レベルまで張り合っていけるのでしょうか?
 

 公立高校のカリキュラムや教育指導にその様なノウハウがあるとはとても思えないのですが。
皆さま、ここ最近の公立再注目報道、どの様にお感じになられますか?

投稿者: 根本的に全てが違う (ID:HCjeNKXThdo) 投稿日時:17年 01月 03日 16:13
 最近の公立トップ校は学校が進学指導に力を入れ課題量も凄まじく、クラブ活動をせずに通塾という生徒も増えています。
学力も上がるでしょう。
 

 ただ公立トップ高校へ入るために小5辺りから通塾し、中学でも通塾を軸にクラブは幽霊部員という生徒も増えています。
もちろん昔のように中学でもトップ校でも文武両道の生徒もまだまだいますが、公立トップ校へ入れば受験一辺倒になる生徒は多いです。
親も経済的余裕がないため現役で国公立大学合格を強くのぞんでいますので尚更です。

 むしろ灘開成筑駒のような最難関私立中高一貫の生徒の方がのびのび遊び、その遊びもダイナミックで、しかも集中力が半端なく処理能力は高いですよ。

 うちの子は某難関私立中高一貫の高校生で、

時折、公立高校の生徒さんたちと交流がありますが、
公立トップ校といえど、(私立中高一貫とは)経験数、活動の大きさ、発想力など全く違うと感じております。
余裕とかキャパの違い(公立高校の生徒の心には余裕が無い)といったようなものです。
私立中高一貫校の保護者もおおらかで余裕があります。

 確かに学校が進学重視にシフトし進路指導をするようになり公立高校の学力も進学実績も上がりましたが、

高学力、かつ、学力だけではない次世代のエリート教育、
にはほど遠いと思います。
学力進学実績向上だけなら、拘束し馬車馬のように勉強させれば叶うでしょうが、

今の公立トップ校は、それにより、かえって(心に余裕が無くなり)次世代エリートというものから遠のくでしょう。

 また余談ですが、

公立難関高校が、最難関中高一貫校に敵わない点は、
人脈です。
公立高校出身の私は、我が子の通う中高一貫OBの愛校心と繋がりの強さに驚きを隠せません。
既にエリート街道を行くOBと繋がることで、自然とエリート街道を行くことになるようです。

 こういうことが公立高校では無く。

私自身は公立高校しか知らなかったので、我が子の今の環境を知ることによって、公立高校と難関中高一貫校との差をひしひしと感じております。
(引用おわり)

(当ブログのコメント)
 私立進学高校の方が公立高校よりも大学受験に有利だと考えます。
その理由は、私立進学高校は、高校2年までに、高校3年の数学を教えてしまい、高校3年の1年間は、受験勉強のみに集中するからです。
また、私立進学高校の学生は大学に進学する勉強に熱心で、塾にも通って、学力を強化することに熱心です。
そういう体制なので私立進学高校の方が大学進学には有利です。

《デメリット》
 しかし、デメリットとして、学習進度が速いと、落ちこぼれると授業の進行について行けなくなる生徒が出ます。
(そういうデメリットは学習進度が速い高校なら、私立も公立高校も共通に持つ問題だと思います。)

 高校の価値は、そういう落ちこぼれ生徒も等しく引き上げる。ゆっくり勉強派の学生も、時間がかかっても追いつかせて満足させる体制があるか否かにあると思います。
 学校への愛校心が高い先輩が多い高校は、そういう問題にたいするフォローアップ体制もしっかりしている良い学校ではないかと思います。

(参考)進学校の授業のスピード その1
・・・
 まずは某私立高校での数学と英語の授業スピードです。
数学に関しては高校1年の終わりまでに数1A、数2Bの教科書が終わるだけでなく総復習まで終わるようです。

(当ブログのコメント:そもそも、中学3年のときに、高校の数1Aが終わっていると思いますから、それほど進度が速いわけでもない。高校から新たに入学した生徒が追いつくのは大変ですが、、、)
授業でも教科書の内容だけでなく、大学の数学の話しも交えておこなっているようです。
 つまり、高校2年になる前にセンター試験で満点を取れる生徒もいるということです。
当然やる気のある生徒は高校1年生のうちに独学で数3Cも終わらせています。
 高校2年から数3Cがスタートして2学期までに教科書と復習が全て終わり、3学期からは完全に受験対策がはじまるそうです。
・・・


(当ブログのコメント)
 以上、私立進学高校を推薦するコメントを書いて来ましたが、私立進学高校で生徒が勉強の進度についていけるのは、高校の授業だけで無く、塾に通って、速い授業の進度に遅れないように、塾の先生からも助けてもらっている実態があるからです。
 もう1つ、塾に通わないでも数学が好きな生徒は、自分だけで学習して、トップレベルの国公立大学に合格した実例もあります。
 また、高校の間一切数学を勉強しない完全な落ちこぼれ生徒が、大学受験の浪人の1年間だけで、数学が特に優秀になる学力の飛躍を遂げた事例もあります。
 そもそも、数学の勉強は自分次第なので、自分の意識が大切と思います。 
 私立進学校の本当の価値は、単に数学の授業を速く進めるから、ということにあるのでは無く、「数学の勉強が面白いから勉強する」という雰囲気を学生の間に作り上げているのではないか。
  数学が分からなくなった生徒がいたら他の生徒が援助する助け合いも多く行われていて、本当に、勉強が面白いという体験を生徒にさせて、生徒らが自分たちで学力を飛躍的に向上させる事に成功しているからではないかと推測します。
 結論:高校生活の気持が良い高校が良い高校だと思います。生徒が良く遊べる高校が良い高校だと考えます。

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2018年2月4日日曜日

三角形の外角の二等分線と外接円の交点

【問1】
三角形ABCの外接円Oを考える。∠Aの外角の二等分線が外接円Oと交わる点をPとする。
三角形PBCがPを頂点とする二等辺三角形になることを証明しなさい。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。


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2018年1月26日金曜日

等しい角度を傾きで比較する問題

【問1】(難問)
点Oを原点とするXY座標平面において、Y軸上のY=5の位置とY=1の位置に点Aと点Pがあり、
X軸上のX=-2の位置とX=6の位置に点Bと点Cがあり、
直線BPと直線ACの交点をQとし、
直線CPと直線ABの交点をRとするとき、
∠POQ=∠POR
となることを示しなさい。

2018年1月20日土曜日

線分の長さが一定の証明

【問1】(難問)
円Oと、円Oの2つの直径ABとCDが与えられている。
円O上の任意の点PからAB,CDに下ろした垂線の足をそれぞれQ,Rとする。
線分QRの長さが一定になることを証明しなさい。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。

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2018年1月14日日曜日

拡張三平方の定理

ページ内リンク
▷三角形の高さhの公式

【三平方の定理】

上図の直角三角形で、式0であらわされた三平方の定理が成り立ちます。

【拡張三平方の定理】
上図の三角形で、式1であらわされた拡張三平方の定理が成り立ちます。
が小さくなって0になれば、この式1は式0に一致します。


(重要な注意)
 以下、このページでこの拡張三平方の定理を証明します。この証明を自力で行なって知能ホルモンを分泌させたい方は、以下を読まないで、この拡張三平方の定理を証明してください。

 それ以外の方には、以下で、この拡張三平方の定理の証明を解説しますので、見てください。

【拡張三平方の定理の証明】
三角形ABCの2辺ACとABを辺BCに射影し、三角形の辺の二乗の引き算の公式を適用すると、以下の式が成り立ちます。
(証明おわり)

上の式の計算の途中の式を、三角形の辺の二乗の引き算の公式として覚えて、以下の図と式を書いて拡張三平方の定理を思い出したら良いと考えます。
 (以上が、拡張三平方の定理)
 上の式の1行目が三角形の辺の二乗の引き算の公式であり、
2行目が拡張三平方の定理の式です。
 このように、三角形の辺の二乗の引き算の公式と拡張三平方の定理の式は、1行の式の変形で結び付いている等価な公式です。

【三角形の辺の二乗の引き算の公式】
 (以上が、三角形の辺の二乗の引き算の公式)

 この、三角形の辺の二乗の引き算の公式は、以下の図の正方形①②③を心が思い描いて心が公式を導き出すので、覚え易い(導き出し易い)です。
三角形の辺の二乗の引き算の公式は、以下の図の下の2つの式の組みにして覚えると良い
この下側の式は、拡張三平方の定理にかなり近い形をしています。下側の式の左辺の項を上側の式の左辺の項に置き換えれば拡張三平方の定理になります。

【拡張三平方の定理の他の導出方法】
以下の図の様に、未知数xを導入して、xを使って三角形ADCに関する三平方の定理の式を記述します。
(以上が拡張三平方の定理)

(補足)
 式の対称性から、以下の式2も成り立ちます。
拡張三平方の定理には:
(1)辺BCの長さaと、辺BC上への辺BAの射影の長さaの積を使う表現。
(2)辺BAの長さcと、辺BA上への辺BCの射影の長さcの積を使う表現。
との2つのバラエティがあります。

【斜辺aに関する拡張三平方の定理】
(補助線CDを使って作った全ての直角三角形を利用して、斜辺aに関する拡張三平方の定理を導くことができました)

(公式を自力で導き出す勧め)
 覚えた定理は時が経つと忘れてしまいます。
(最初教えられた時には覚えていたのに、時がたつと忘れている事に気づき、最初に覚えた記憶が戻らない)
 数学の公式を覚えていても、その公式に近い形の新しい定理があらわれると、その新しい定理を覚えるために先に覚えていた公式がじゃまになるので、先の記憶を忘れ去ります。公式の表面的な記憶というのはその様に不確実なものです。
 数学の公式は覚えられない(時が経つと忘れる)ので、公式を導き出して使う練習をしましょう。
 
 公式を自力で導き出して再現できる学生は、自己発電ができるパソコンのようで、自力で公式を導き出す都度、公式の理解が深まり、記憶を維持するエネルギーが発電され、いつまでも記憶が保たれます。
 公式を忘れないようにするには、自力で公式を導き出す作業が欠かせません。公式を使う都度、自力で導き出すことを覚えて欲しいと思います。 

 拡張三平方の定理を思い出す毎に、以下のように、「2項の積と二乗の差との変換公式」を使って、三角形の辺の二乗の引き算の公式に変換できる事を確認することで、思い出した記憶に間違いが無い事を確認してください。

《三角形の高さhの公式》
三角形の辺の2乗の引き算の公式から、以下の式が成り立つ。

上記の式が、三角形の高さhの公式である。 
また、辺aと高さhに関して、辺bと辺cは対称な関係にあるので、bとcを置き換えた以下の公式も成り立つ。


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2018年1月11日木曜日

三角形の底辺を頂点の足で分割する問題

【問1】
上の図のような、三角形ABCの底辺BCを頂点Aの足Dで分割した線分BDの長さと線分CDの長さの比が式1であらわされることを証明しなさい。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。

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2018年1月6日土曜日

二等辺三角形と直角三角形の辺の長さの関係

【問1】
上の図のような、AB=AC=1の二等辺三角形ABCと、その頂角Aと斜辺ABを共有し∠Dが90°の直角三角形ABDがある。
BC=x
AD=y
とするとき、
(1)xの値が分かっているときyをxであらわしなさい。
(2)yの値が分かっているときxをyであらわしなさい。

《解答手順》
 図形問題では、先ず、足りない図形の補助線を埋め込み、同じ角度には同じ印を付け、なるべく対称な形に、図形を完成させる。その次に問題の解き方を考えるように心がけてください。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。

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2017年12月31日日曜日

頂角36°の直角三角形の辺の長さ

【問1】(難問)
上の図のような、角Cが直角で頂角Aが36°の直角三角形ABCの斜辺ABの長さが1の場合に、辺ACの長さを求めなさい。

《解答手順》
 図形問題では、先ず、足りない図形の補助線を埋め込み、同じ角度には同じ印を付け、なるべく対称な形に、図形を完成させる。その次に問題の解き方を考えるように心がけてください。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。

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2017年12月24日日曜日

図形を完成させる手順の例

 【問題1】(難問)
 上図のように, 1辺の長さが18の正方形ABCDと,角BEFが90°の直角二等辺三角形EFBがあります。
線分ADと線分BFの交点をGとし、AG=6のとき,長さCEを求めなさい。 

《解答手順》
 図形問題では、先ず、足りない図形の補助線を埋め込み、同じ角度には同じ印を付け、なるべく対称な形に、図形を完成させる。その次に問題の解き方を考えるように心がけてください。

(重要な注意)
 以下で、このページに問題の解き方、解答を書きます。
その理由は、この種の問題を解くための、先ず図形を完成させるコツを教えたいためです。
 この問題を、自力で解く努力をして知能ホルモンを分泌させたい人は、以下を読まないで、この問題を自力で解いてから、以下の解説を読んでください。

 それ以外の方には、この問題を例にした、問題を解く方針を考えるより先に図形を完成させておくコツを以下で説明するので、その方法を学んでください。

【解答はじめ】
 以下の図のように、最初の図から直ぐにわかる関係を図に書きます。
次に、この図の直角三角形ABGの辺の長さの関係がわかるので、その関係を簡単化して明示する相似な直角三角形の長さを書きます。
辺の関係が分かったこの直角三角形(に相似な直角三角形)をどこかに書き加えることを考えます。
新たに加える直角三角形を、上図のように、直角の頂点Gを有する直角二等辺三角形が作られるようにして加えます。

新たに加えた三角形の長さがわかったので、
それからわかる他の長さも書きます。
ここで、新たに辺の関係がわかった直角三角形の辺の関係を単純化して明示する相似な直角三角形の長さを書きます。
辺の関係がわかったこの直角三角形に相似な直角三角形の辺の長さを書きます。
以上のように、わかっていることからすぐ分かることを書いていくと、求めたい長さも含めた多くの不明な長さが網羅的に明確になります。
こうして、求めたい長さ
CE=9
が得られました。
(解答おわり)

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2017年12月23日土曜日

図形を先ずなるべく対称な形に完成させる

【問1】(難問)
上の図のような、円に内接する四角形ABCDにおいて、
AB=BC=3、
CD=5、
DA=8
のとき,∠ A の大きさを求めなさい。


《解答手順》
 図形問題では、先ず、足りない図形の補助線を埋め込み、同じ角度には同じ印を付け、なるべく対称な形に、図形を完成させる。その次に問題の解き方を考えるように心がけてください。

この問題の解答は、ここをクリックした先にあります。

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2017年12月20日水曜日

計算がややこしい問題の先行検算

 【問題1】
上図のように,
∠A=90°で,
BC=2(√13)
である直角三角形ABCがある。
辺ABを直径とする半円上に点Dをとり,
線分DAの延長と辺ACを直径とする半円との交点をEとする。
AD=(√15)
AE=3/2
のとき,辺 AB,ACの長さをそれぞれ求めなさい。
ただし,AB<ACとする。


(重要な注意)
 以下で、このページに問題の解き方、解答を書きます。
その理由は、この種の問題を解くために推薦する解答方法を教えたいためです。
 この問題を、自力で解く努力をして知能ホルモンを分泌させたい人は、以下を読まないで、この問題を自力で解いてから、以下の解説を読んでください。

 それ以外の方には、この問題を確実に解くためにお勧めする方法を以下で説明するので、その方法を学んでください。

【解答はじめ】
 以下の図のように、計算すべき長さzを書きこんで、同じ角度を同じ記号で書き、zを使ってあらわせる長さを書き込んで図形を完成させて問題を解く準備をします。
この問題を見ると、長さの値が複雑なので計算まちがいをし易いように思われます。
 そのため、計算間違いを予防するために、先に簡単な値をあてはめる簡単な計算をして、答えに近い値を調べておく先行検算をしておきます。
 辺BCの長さの2(√13)に注目して、その値を与えるxとyの値で簡単な値を考えます。
簡単な値として、xとyの値の半分の値に、
2と3を当てはめて(√13)が作れます。
それにより、
x=4
y=6
をあてはめます。
次に、このようにあてはめた値がどれくらい答えに近いかを調べておきます(先行検算)。
しらべた結果、何と!、ピッタリ答えに当てはまっているではないですか。

 こうして、答えに近い値、ここでは答えの値そのもの、を先に得ておいてから問題を解くようにします。
そうすることで、計算間違いで答えにたどりつけない不幸を避けられ、安心して問題を解けるようになります。
先ず、上図のように、求めるべき長さzについて成り立つ方程式1を書きます。
次に、以下のようにして、この方程式を解きます。
この式から、以下のようにzの値の候補が得られます。
ここで、
x<y
であるので、
x<√26≒5
である。
z<x
であるので、
z<√26
でなければならないので、
z=√(135/4)
は不適である。
よって、
(解答おわり)

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2017年12月13日水曜日

点を微小に移動し接弦定理と拡張円周角の定理を思い出す

【接弦定理】
 以下のように、点Tを微小に移動した点Uを考えて、接弦定理を一瞬で思い出しましょう。

そうすれば、この図形に接弦定理の条件が成立している部分があることを認識するよりも速く、接弦定理の結果を先行して一瞬で想像できるようになります。

【拡張円周角の定理】
 以下のように、点Tを微小に移動した点Uを考えて、拡張円周角の定理を一瞬で思い出しましょう。


【拡張接弦定理】
 上図を見ると、以下の拡張接弦定理が成り立っていることもわかります。

結局、下図を考えて、点U及び点U’の位置が大きく移動すると考えれば良いことがわかりました。
また、下図のように点U及び点U’の角度が移動すると想像するのも良いと考えます。
(想像してみてください)
 1つ前の図の点Bの位置から円周上を左回りして、点Tの位置を経て点Rまで動いて、更に上図の点Rの位置から更に左回りして、点Aの位置を経て点Bまで戻ることを想像してみて下さい。最初に点Bで円の中の円周角だった角度が、点Bでの円の外の角度に移ります。面白いでしょう。

また、接弦定理を下図の角度の関係で覚えると覚え易いかもしれません。
(定理の確認方法)
 接弦定理を正しく覚えたかどうかの確認を、以下のように想像することで確認できると思います。

(1)線分ATと接線QTPを固定して考える。
それらが固定されれば、
∠ATP=∠A’TQ
は固定している。
(2)そして、点Bを動かすと、∠BATは変化するが、
∠ABTは変わらない。
固定した∠ATPと対応する角は、
∠ABTしか無い。
(3)また、
固定した∠ATPと∠ABTの値同士が同じ角度であるだろうかどうかの簡単なチェックを加えれば良いと思います。

(接弦定理の覚え方)
 以下の図のように弦ATについて完成させた(対称な形に完成)図形を想像して接弦定理と拡張円周角の定理を覚えると良いと思います。

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2017年12月11日月曜日

2017年12月7日木曜日

自分の想像力を助けることを覚えること

おぼえるべきことは、あたりまえに見えて簡単に思い出せ自分の想像力の助けになる簡単な事実(公式)です。
平面αと平面βの交線OPに対して垂直な平面γを考える。その平面γは平面α及び平面βに垂直である。
平面γと平面α及び平面βとの交線の間の角度が、平面αと平面βの成す角度である。

おぼえるべきことは、あたりまえに見えて簡単に思い出せ自分の想像力の助けになる簡単な事実(公式)です。

簡単な事実(公式):
平面α及び平面βに垂直な平面γは、平面αと平面βの交線OPに対して垂直である。
逆に、平面αと平面βの交線OPに対して垂直な平面γは平面α及び平面βに垂直である。

これを覚えれば、想像力が良く働くようになるので、これを覚えます。
おぼえるべき公式は、簡単に思い出せること(公式)であると思います。

この公式(事実)を覚えると、以下のように想像力が働きます。
三角形PABに垂直な平面であって、直線OPを含む平面OPNMを考える。
その平面OPNMは、平面γへの垂直線OPを含むので平面γに垂直である。
平面OPNMは、平面PABに垂直であって、かつ、平面γに垂直なので、両平面の交線ABに垂直である。
よって、直線ABと平面OPNM上の全ての直線とは垂直である。
そのため、直線OMも直線PMも、直線ABに垂直である。

こうして、三角形PABに垂直な平面であって、直線OPを含む平面OPNM上の直線OMも直線PMも、直線ABに垂直であることが想像できた。

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2017年12月6日水曜日

直方体の角の断片の四面体の展開図

【問1】(これも難問だと思う)
 上図の三角形ABCがある場合に、その三角形ABCを底面とする四面体で、下図のように、直方体の角Hの断片の四面体HABCを作る展開図の直角三角形の頂点H,H’,H’’を作図せよ。

この問題の解答は、ここをクリックした先のページにあります。

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