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三平方の定理 練習問題

三平方の定理の解説ページで学んだことを、新しい問題で確かめよう。解説ページの例題や練習問題とはちがう問題です。

このページの使い方

  • 基本から順に解こう。基本がすべて解けたら標準、さらに挑戦したい人は発展へ。
  • 図がない問題は、自分で図をかき、直角三角形を見つけてから考えよう。
  • 間違えた問題は、小見出しの下にある解説ページへ戻って確認しよう。

基本

辺の長さを求める

確認する解説ページ:三平方の定理

(1) 直角をはさむ2辺が \(5\) cm と \(12\) cm の直角三角形の斜辺を求めよ。

解答

\(\sqrt{25 + 144} = \sqrt{169} = 13\)(cm)


(2) 斜辺が \(17\) cm、1辺が \(8\) cm の直角三角形の、残りの辺を求めよ。

解答

\(\sqrt{289 - 64} = \sqrt{225} = 15\)(cm)


(3) 直角をはさむ2辺が \(2\) cm と \(3\) cm の直角三角形の斜辺を求めよ。

解答

\(\sqrt{4 + 9} = \sqrt{13}\)(cm)


(4) 斜辺が \(6\) cm、1辺が \(4\) cm の直角三角形の、残りの辺を求めよ。

解答

\(\sqrt{36 - 16} = \sqrt{20} = 2\sqrt{5}\)(cm)

特別な直角三角形

確認する解説ページ:三平方の定理

(5) 斜辺が \(8\) cm の直角二等辺三角形の、等しい2辺の長さを求めよ。

解答

辺の比は \(1 : 1 : \sqrt{2}\)。\(8 \div \sqrt{2} = 4\sqrt{2}\)(cm)


(6) \(30°\)、\(60°\)、\(90°\) の直角三角形で、もっとも短い辺が \(5\) cm のとき、残りの2辺を求めよ。

解答

辺の比は \(1 : 2 : \sqrt{3}\)。斜辺 \(10\) cm、残りの辺 \(5\sqrt{3}\) cm


(7) 1辺 \(8\) cm の正三角形の高さと面積を求めよ。

解答

高さ \(= 8 \times \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 4\sqrt{3}\)(cm)。面積 \(= \dfrac{1}{2} \times 8 \times 4\sqrt{3} = 16\sqrt{3}\)(cm²)


(8) 1辺 \(5\) cm の正方形の対角線の長さを求めよ。

解答

\(5\sqrt{2}\) cm

三平方の定理の逆

確認する解説ページ:三平方の定理

(9) 次の長さを3辺とする三角形のうち、直角三角形をすべて選べ。

(ア) \(9,\ 12,\ 15\)  (イ) \(4,\ 5,\ 6\)  (ウ) \(1,\ \sqrt{3},\ 2\)  (エ) \(\sqrt{2},\ \sqrt{3},\ \sqrt{5}\)

解答

(ア)、(ウ)、(エ)

(ア) \(81 + 144 = 225\) (イ) \(16 + 25 = 41 \neq 36\) (ウ) \(1 + 3 = 4\) (エ) \(2 + 3 = 5\)

2点間の距離

確認する解説ページ:2点間の距離

(10) 2点 \((3,\ 1)\)、\((7,\ 4)\) の距離を求めよ。

解答

\(\sqrt{4^2 + 3^2} = 5\)


(11) 2点 \((-1,\ -2)\)、\((2,\ 4)\) の距離を求めよ。

解答

\(\sqrt{3^2 + 6^2} = \sqrt{45} = 3\sqrt{5}\)


(12) 2点 \((4,\ -1)\)、\((-2,\ 7)\) の距離を求めよ。

解答

\(\sqrt{6^2 + 8^2} = \sqrt{100} = 10\)

直方体・立方体の対角線

確認する解説ページ:空間図形への応用

(13) 縦 \(2\) cm、横 \(3\) cm、高さ \(6\) cm の直方体の対角線の長さを求めよ。

解答

\(\sqrt{4 + 9 + 36} = \sqrt{49} = 7\)(cm)


(14) 1辺 \(3\) cm の立方体の対角線の長さを求めよ。

解答

\(\sqrt{9 + 9 + 9} = 3\sqrt{3}\)(cm)


標準

平面図形への利用

確認する解説ページ:三平方の定理

(15) AB \(=\) AC \(= 7\) cm、BC \(= 4\) cm の二等辺三角形 ABC の高さと面積を求めよ。

解答

A から BC に垂線 AH を引くと、H は BC の中点で BH \(= 2\) cm

AH \(= \sqrt{49 - 4} = \sqrt{45} = 3\sqrt{5}\)(cm)。面積 \(= \dfrac{1}{2} \times 4 \times 3\sqrt{5} = 6\sqrt{5}\)(cm²)


(16) 半径 \(5\) cm の円で、中心からの距離が \(3\) cm である弦の長さを求めよ。

解答

中心から弦に引いた垂線は弦を2等分する。弦の半分 \(= \sqrt{25 - 9} = 4\)

弦の長さ \(= 8\) cm


(17) 半径 \(6\) cm の円 O の外に点 P があり、OP \(= 10\) cm である。P から円に引いた接線の接点を A とするとき、PA の長さを求めよ。

解答

接線は接点を通る半径に垂直なので、\(\triangle\)OAP は \(\angle\)A \(= 90°\) の直角三角形。

PA \(= \sqrt{100 - 36} = 8\)(cm)


(18) AD \(\parallel\) BC、AB \(=\) DC の台形 ABCD で、AD \(= 4\) cm、BC \(= 10\) cm、AB \(= 5\) cm である。台形の高さと面積を求めよ。

解答

A、D から BC に垂線を引くと、両端に底辺 \((10 - 4) \div 2 = 3\) cm の直角三角形ができる。

高さ \(= \sqrt{25 - 9} = 4\)(cm)。面積 \(= \dfrac{1}{2} \times (4 + 10) \times 4 = 28\)(cm²)


(19) \(\angle\)C \(= 90°\) の直角三角形 ABC で、AB \(= 10\) cm、AC \(= 6\) cm である。BC の長さと、頂点 C から AB に引いた垂線 CH の長さを求めよ。

解答

BC \(= \sqrt{100 - 36} = 8\)(cm)

面積を2通りで表す。\(\dfrac{1}{2} \times 6 \times 8 = \dfrac{1}{2} \times 10 \times\) CH より CH \(= \dfrac{24}{5}\)(cm)

座標平面への利用

確認する解説ページ:2点間の距離

(20) 3点 A\((1,\ 1)\)、B\((5,\ 4)\)、C\((2,\ 8)\) を頂点とする \(\triangle\)ABC はどんな三角形か。

解答

AB\(^2 = 16 + 9 = 25\)、BC\(^2 = 9 + 16 = 25\)、CA\(^2 = 1 + 49 = 50\)

AB \(=\) BC で、AB\(^2 +\) BC\(^2 =\) CA\(^2\) なので、\(\angle\)B \(= 90°\) の直角二等辺三角形


(21) 点 A\((2,\ b)\) と点 B\((-3,\ 4)\) の距離が \(13\) のとき、\(b\) の値を求めよ。

解答

\(5^2 + (b - 4)^2 = 169\)、\((b - 4)^2 = 144\)、\(b - 4 = \pm 12\)

\(b = 16,\ -8\)

空間図形への利用

確認する解説ページ:空間図形への応用

(22) 縦 \(4\) cm、横 \(4\) cm、高さ \(2\) cm の直方体の対角線の長さを求めよ。

解答

\(\sqrt{16 + 16 + 4} = 6\)(cm)


(23) 底面が1辺 \(8\) cm の正方形で、側面の辺がすべて \(9\) cm の正四角錐の高さと体積を求めよ。

解答

底面の対角線の半分は \(4\sqrt{2}\) cm。高さ \(= \sqrt{81 - 32} = 7\)(cm)

体積 \(= \dfrac{1}{3} \times 64 \times 7 = \dfrac{448}{3}\)(cm³)


(24) 母線が \(13\) cm、底面の半径が \(5\) cm の円錐の高さと体積を求めよ。

解答

高さ \(= \sqrt{169 - 25} = 12\)(cm)。体積 \(= \dfrac{1}{3} \times 25\pi \times 12 = 100\pi\)(cm³)


(25) 底面の半径が \(6\) cm、高さが \(8\) cm の円錐の母線の長さと側面積を求めよ。

解答

母線 \(= \sqrt{36 + 64} = 10\)(cm)

側面の扇形の面積 \(= \pi \times 10^2 \times \dfrac{2\pi \times 6}{2\pi \times 10} = 60\pi\)(cm²)


(26) 底面が1辺 \(6\) cm の正方形で、高さが \(4\) cm の正四角錐の表面積を求めよ。

解答

頂点から底面の辺の中点までの長さ(側面の三角形の高さ)\(= \sqrt{4^2 + 3^2} = 5\)(cm)

表面積 \(= 36 + 4 \times \dfrac{1}{2} \times 6 \times 5 = 96\)(cm²)


発展

(27) 直方体 ABCD-EFGH で、AB \(= 5\) cm、BC \(= 3\) cm、AE \(= 6\) cm である。頂点 A から辺 BF 上を通って頂点 G まで、直方体の表面に糸をかける。糸の長さがもっとも短くなるときの長さを求めよ。

解答

面 ABFE と面 BCGF を展開して1つの長方形にすると、A から G までの直線が最短。

横 \(5 + 3 = 8\)、縦 \(6\) の長方形の対角線なので \(\sqrt{64 + 36} = 10\)(cm)


(28) AB \(= 6\) cm、AD \(= 8\) cm の長方形 ABCD を、対角線 BD を折り目として折り返し、C が移った点を C\('\)、BC\('\) と AD の交点を E とする。ED の長さを求めよ。

解答

折り返しと錯角から \(\angle\)EBD \(= \angle\)EDB なので、EB \(=\) ED。ED \(= x\) とすると AE \(= 8 - x\)

\(\triangle\)ABE で \(6^2 + (8 - x)^2 = x^2\)、\(100 - 16x = 0\)、\(x = \dfrac{25}{4}\)(cm)


(29) 3辺が \(13\) cm、\(14\) cm、\(15\) cm の三角形の面積を求めよ。

解答

BC \(= 14\)、AB \(= 13\)、CA \(= 15\) とし、A から BC に垂線 AH を引く。BH \(= x\)、AH \(= h\) とする。

\(x^2 + h^2 = 169\)、\((14 - x)^2 + h^2 = 225\)。ひくと \(196 - 28x = 56\)、\(x = 5\)、\(h = 12\)

面積 \(= \dfrac{1}{2} \times 14 \times 12 = 84\)(cm²)


(30) 母線が \(12\) cm、底面の半径が \(3\) cm の円錐がある。底面の円周上の点 A から、側面を1周して A にもどるように糸をかける。糸の長さがもっとも短くなるときの長さを求めよ。

解答

側面の展開図は、半径 \(12\) cm、中心角 \(360° \times \dfrac{3}{12} = 90°\) の扇形。

糸の最短の長さは、扇形の両端の A を結ぶ線分で、直角二等辺三角形の斜辺。\(12\sqrt{2}\) cm