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YouTubeで流れてきた面白い作図


1 4点を通る正方形の作図

 任意の4点A,B,C,Dをとります。
 その4点を通る正方形の作図です。
 

図1 目指す作図

 動画はこちら↓

2 作図の手順

手順1
線分AB、CDを直径とする円O、O'を作図する。

図2 手順1

手順2 
図3のように、線分AB、CDの垂直二等分線と円O、O'との交点をそれぞれE、Fとします。直線EFと円O、O'との交点をそれぞれG、Hとします。

図3 手順2

手順3
直線AG、BG、CH、DHをひくと、求める正方形ができる。

図4 手順3

 この手順は動画で説明されています。

3 なぜ正方形ができるのか

 円Oの直径はABだから、直径に対する円周角で
 $${∠AGB=90°}$$
 同様に、円Oの直径はCDだから、
 $${∠CHD=90°}$$

 次に円Oで、弧BEに対する円周角$${∠BGE}$$の大きさを求める。
 円周角の定理より
 $${∠BGE=∠BOE÷2=45°}$$
 また、$${∠AGE=45°}$$
 同様に、円O'で
 $${∠DHF=∠DO'F÷2=45°}$$
 また、$${∠CHF=45°}$$

 △GHJ、△GHIは直角二等辺三角形で合同。
 よって、四角形GIHJは正方形

図5

4 最後に

任意の$${n}$$個の点があるとき、これらの点を通る正$${n}$$角形は作図できるのか?

一般化した命題

 これが正しいかどうか気になるところです。

 今回たまたま流れてきた動画が気になって証明してみました。
 この作図を思いついた人はすごいですね。

 最後まで読んでいただき、ありがとうございました。


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