正答率05%は過去3年間で最も低く、全受験者(約40000人)の中で解けたのはわずか200名程度でした。
超難問だろうと思うかもしれません。しかし、実際の解法は単純で、空間図形のセンスがあれば簡単に解けます。
【問題】
【解法】
下の展開図において、
△KAI∽△JIXで、KA:AI:IK=1:2:√3=JI:IX:XJ
BF=IXより、IX=3cm
GH=(XY+AD)/2=XJ+AK
に気づけば、次の手順で、簡単に計算できます。
IX=3cmより、XJ=IX・(√3/2)=3√3/2cm
AD=6cmより、AK=AD・(1/2)=3cm
∴ GH=XJ+AK=3+3√3/2cm
ただし、
△KAIにおいて、KA:AI:IK=1:2:√3
△XIAにおいて、XI:IA:AK=1:2:√5
△JIXにおいて、JI:IX:XJ=1:2:√3
と隣接する三角形の辺の比が似ていてミスを誘い易いことから、
展開図を正しく書けないなど、脳内整理できないと、
混乱して、堂々巡りしたり間違えたりします。
神奈川県を含めて公立高校入試問題で正答率の低い問題は、このような傾向がありますから、
得点力を上げるには、この手の問題をシンプルに解くセンスを磨くことが肝要です。
【詳解】
上の展開図において、点Fで重なっていた点をそれぞれF,X,Yとする。
仮定より△AXI≡△DYI,△IADは正三角形であるから、
∠XAD=∠YDX,XA=YD
これより、四角形AXYDは等脚台形である。
この等脚台形において、線分XY,ADの中点をそれぞれJ,Kとすると、
点Iは線分JK上にありJK⊥XY,JK⊥AD,AD∥XYである。
△AIKと△IXJにおいて、
IK⊥AD,IJ⊥XYより∠IKA=∠XJI=90°であり
∠KAI+∠AKJ=90° ∠JIX+∠IXJ=90° ・‥ ①
仮定より∠XIA=90°だから∠AIJ+∠JIX=90° ・‥ ②
①,②より∠KAI=∠JIX,∠AIK=∠IXJであり二角相当だから△AIK∽△IXJ
さらに、仮定より∠KAI=60°であり∠AIJ=30°であるから
KA:AI:IK=JI:IX:XJ=1:2:√3 ・‥ ③
③に加えて、仮定よりXI=3cmであるからXJ=XI・(√3/2)=3√3/2cm
同様にして、△DIK∽△IYJでありJY=3√3/2cmであるから
XY=XJ+JY=3√3cm ・‥ ④
線分XD,GH間の交点をLとすると、△XGLと△XADにおいて
点Gは線分XAの中点でありGH∥ADより、
∠XGL=∠XAD ∠XLG=∠XDAであり二角相当であるから
△XGL∽△XADかつ△XGLと△XADの相似比は1:2
これより点G,Lはそれぞれ線分XA,XDの中点であるから、中点連結定理より
AD=2GL,XY=2LH ・‥ ⑤
仮定よりAD=6cm ・‥ ⑥
④~⑥より、GH=GL+LH=(XY+AD)/2=3+3√3/2cm
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