MathLabs

第1問

正三角形 ABCABC の辺上に六点を取る: BCBC 上に A1,A2A_1, A_2、CACA 上に B1,B2B_1, B_2、ABAB 上に C1,C2C_1, C_2 とし、これらが辺の長さの等しい凸六角形 A1A2B1B2C1C2A_1A_2B_1B_2C_1C_2 の頂点をなすようにする。直線 A1B2A_1B_2、B1C2B_1C_2、C1A2C_1A_2 が一点で交わることを証明せよ。
ステップ 1/6: 六角形を一周して閉じる
ざっくり言うと

閉じた六角形を一周して出発点に戻るということは、六つの辺ベクトルの和が消えることを意味する。

A1A2→+A2B1→+B1B2→+B2C1→+C1C2→+C2A1→=0⃗\overrightarrow{A_1A_2}+\overrightarrow{A_2B_1}+\overrightarrow{B_1B_2}+\overrightarrow{B_2C_1}+\overrightarrow{C_1C_2}+\overrightarrow{C_2A_1}=\vec0
詳しい解説

この巡回順に並んだ六点は閉じた六角形をなすので、その六つの有向辺の和はゼロベクトルになる。