図でつかむ
この図は、式や定理を読む前に全体像をつかむための補助図です。問題を解くときも、まず同じような簡単な図を自分で描いてから条件を書き込むと、見落としが減ります。
合同の意味
記号 ≡(読み:「合同」)。
例:△ABC ≡ △DEF
合同:形も大きさも完全に同じ(コピー)
相似:形は同じだが大きさが違う(拡大/縮小、中3で学ぶ)
合同 → 「対応する辺の長さも角の大きさもすべて等しい」
三角形の合同条件 ── 3つだけ確認すればOK
① 3組の辺がそれぞれ等しい(3辺)
② 2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい(2辺挟角)
③ 1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しい(1辺両端角)
この3条件のいずれか1つを示せばよい。
① 3辺がそれぞれ等しい(SSS)
2三角形で、3組の辺の長さがそれぞれ等しい
例:△ABC で AB=5, BC=7, CA=6
△DEF で DE=5, EF=7, FD=6
→ 3辺すべて等しい → △ABC ≡ △DEF
直感:3辺の長さが決まれば、三角形の形は一意に決まる
② 2辺とその間の角(SAS、2辺挟角)
2組の辺と、その 間の角(はさむ角)が等しい
例:AB=5, BC=7, ∠B=60°
DE=5, EF=7, ∠E=60°
→ 「2辺挟角」が等しい → 合同
注意:はさむ角でないとダメ(2辺の外の角ではNG)
③ 1辺とその両端の角(ASA、1辺両端角)
1組の辺と、その辺の 両端の角が等しい
例:AB=5, ∠A=60°, ∠B=70°
DE=5, ∠D=60°, ∠E=70°
→ 「1辺両端角」が等しい → 合同
残りの角は 180−60−70 = 50° で自動的に決まる
合同条件と「使えない条件」
3組の角が等しい(AAA)→ 形は同じ(相似)だが大きさが違う可能性あり → 合同とは限らない
2辺と1辺の外の角(SSA)→ 2つの三角形が描けるパターンがあり、合同とは限らない
→ 中2では SSS、SAS、ASA の3つを使う
合同の証明の書き方
△ABC と △DEF において、
① (等しい辺や角の根拠1) → AB = DE (等しい)
② (等しい辺や角の根拠2) → BC = EF (等しい)
③ (等しい辺や角の根拠3) → ∠B = ∠E (等しい)
①、②、③より、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
よって △ABC ≡ △DEF (証明終)
対応する辺・角は等しい
△ABC ≡ △DEF が分かれば、対応する すべての辺・角が等しいと言える
→ AB = DE、BC = EF、CA = FD(辺)
→ ∠A = ∠D、∠B = ∠E、∠C = ∠F(角)
合同を証明 → 必要な辺・角の関係をすべて引き出せる
頂点の対応の書き方
合同を書くときは 対応する頂点の順に並べる
○ △ABC ≡ △DEF(A↔D, B↔E, C↔F)
× △ABC ≡ △EFD(順序が違うので対応不明)
対応関係を明確にするため、頂点の順序は重要
実例 ── 仮定から合同を示す
AB = AC の二等辺三角形 ABC で、A から BC に垂線を下ろし足を H とする
△ABH と △ACH を比較
① AB = AC(仮定)
② AH 共通
③ ∠AHB = ∠AHC = 90°(垂線)
→ 直角三角形の合同条件「斜辺と他の1辺」(このあと詳しく扱う)
または、別の方法で証明
- 挟む角:2辺の 共通の頂点の角
- 両端の角:1辺の 両端の角
- 図に書き込んで確認
- 2辺+外の角は合同を保証しない(SSAは使えない)
- 3組の角が等しい → 相似(形が同じ)であって 合同ではない
- 大きさが違う可能性がある
- 合同には 必ず辺の情報が1つ以上必要
- △ABC ≡ △DEF の書き方は 対応する頂点の順
- 意味:A → D、B → E、C → F
- AB の対応辺は DE(A→D、B→E の組み合わせ)
- 順序を間違えると証明が無意味になる
練習問題
次の条件で2三角形が合同になるか、なる場合はどの条件か答えよ。
- 3辺がそれぞれ 3, 4, 5
- 1辺 = 5、両端の角が 40° と 60°
- 2辺がそれぞれ 6, 8、挟む角 50°
- 3つの角がそれぞれ 60°, 70°, 50°
答えを見る
(1) 合同(3辺)
(2) 合同(1辺両端角)
(3) 合同(2辺挟角)
(4) 合同とは限らない(3角だけでは大きさが決まらない)
△ABC ≡ △DEF のとき、対応する辺と角をすべて答えよ。
答えを見る
辺:AB = DE、BC = EF、CA = FD
角:∠A = ∠D、∠B = ∠E、∠C = ∠F
線分 AB と CD が点 O で交わり、AO = OB、CO = OD のとき、△AOC ≡ △BOD を示せ。
答えを見る
△AOC と △BOD において、
① AO = OB(仮定)
② CO = OD(仮定)
③ ∠AOC = ∠BOD(対頂角)
①、②、③より、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
よって △AOC ≡ △BOD
2つの三角形が「2辺と1角が等しい」だけで合同と言えるか。
答えを見る
その角が 挟む角(2辺の間の角)なら合同(SAS)。
2辺の 外の角だと合同とは限らない(SSA、2つの形が可能)。
まとめ
- 合同:2図形が ぴったり重なる。記号 ≡。
- 三角形の合同条件3つ:
- ① 3辺がそれぞれ等しい
- ② 2辺と挟む角がそれぞれ等しい
- ③ 1辺と両端の角がそれぞれ等しい
- 3角だけでは合同にならない。
- 頂点の順序:対応する順に △ABC ≡ △DEF。
- 合同が示せれば、対応する全ての辺・角が等しい。