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第6問

二つの平面 PP と QQ が直線 pp で交わっている。A∈PA\in P と C∈QC\in Q は pp 上にない。AB∥DCAB\parallel DC で内接円をもつ二等辺台形 ABCDABCD を、B∈PB\in P、D∈QD\in Q となるように作図せよ。
ステップ 5/5: 作図を完成し検証する
D∈c,A′D→=A′B′→−A′C→,AD=BC=A′CD\in c,\qquad \overrightarrow{A'D}=\overrightarrow{A'B'}-\overrightarrow{A'C},\qquad AD=BC=A'C
詳しい解説

cc を CC を通り pp に平行な直線とする。選んだ BB を cc に正射影して B′B' とする。有向直線 cc 上に A′D→=A′B′→−A′C→\overrightarrow{A'D}=\overrightarrow{A'B'}-\overrightarrow{A'C} を満たす DD を作図する(符号は頂点の順序に合う側を選ぶ)。A′A' を通る円の構成により BC=A′CBC=A'C であり、平行な底辺による完成から AD=BCAD=BC となる。従って AB+DC=2A′C=AD+BCAB+DC=2A'C=AD+BC なので接する四辺形の判定により内接円をもつ。円の交点により二解、一つ(正方形)、または解なしとなる。