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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 5/6: 一つの頂点から等しい二弦
ざっくり言うと

A1,B1,C,DA_1,B_1,C,D を通る円上で角を追うと、等しい内接角が A2A_2 における二つの合同な三角形に変わる。

A2B2=A2C2A_2B_2=A_2C_2
詳しい解説

その円における等しい内接角から ∠CA1D=∠CB1D\angle CA_1D=\angle CB_1D、したがって ∠C2A1A2=∠A2B1B2\angle C_2A_1A_2=\angle A_2B_1B_2 を得る。六角形の辺が等しいことと合わせて三角形 C2A1A2C_2A_1A_2 と A2B1B2A_2B_1B_2 は合同になり、A2C2=A2B2A_2C_2=A_2B_2:頂点 A2A_2 は B2B_2 と C2C_2 から等距離にある。