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直角三角形の合同条件 ── 斜辺と1辺・斜辺と1鋭角

直角三角形には、普通の三角形にはない 特別な合同条件があります。斜辺と他の1辺、または 斜辺と1つの鋭角が等しければ合同。直角があるおかげで判定が楽になります。

図でつかむ

斜辺1辺斜辺と1辺がそれぞれ等しい
図1:直角三角形では、斜辺ともう1つの条件で合同を判断できる

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。

直角三角形の用語

用語
直角三角形
1つの角が 90°(直角)の三角形。
直角の向かい側の辺を 斜辺(最も長い辺)、残りの2辺を 直角をはさむ辺という。
用語の確認

△ABC で ∠B = 90°(直角は B)

 斜辺:AC(直角の向かい側)

 直角をはさむ辺:AB と BC

 鋭角:∠A と ∠C(残りの2角、90°未満)

直角三角形の合同条件(2つ)

公式
直角三角形の合同条件

斜辺と他の1辺がそれぞれ等しい(RHS)

斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しい(RHA)

このいずれかが言えれば合同。

① 斜辺と他の1辺

例1

直角三角形 ABC で 直角 = B、斜辺 AC = 10、AB = 6

直角三角形 DEF で 直角 = E、斜辺 DF = 10、DE = 6

→ 直角三角形の合同条件①で合同

普通なら 3辺必要だが、直角があるので 2辺でOK

なぜなら、三平方の定理で残りの辺 BC = √(10² − 6²) = 8 が決まる

② 斜辺と1鋭角

例2

直角三角形 ABC で 斜辺 AC = 8、∠A = 30°(直角は B)

直角三角形 DEF で 斜辺 DF = 8、∠D = 30°(直角は E)

→ 合同条件②で合同

直角+∠A=30° から残りの ∠C = 60° も決まる → 1辺と両端の角と同じ

なぜ少ない条件で合同?

理由

直角三角形は すでに1つの角(90°)が決まっている

→ 通常の合同条件「3角」では足りないが、「直角+鋭角」 = 2角が決まる

→ さらに辺が1本決まれば形が一意に決まる

普通の三角形より 1つ少ない情報で合同が言える

通常の合同条件との関係

  • 直角三角形の合同条件②(斜辺と1鋭角)= 通常の「1辺両端角」と本質的に同じ
  •  (直角と鋭角の2角が決まり、斜辺は1辺)
  • 直角三角形の合同条件①(斜辺と他の1辺)= 三平方の定理(中3)で3辺目が決まる
  •  通常の3辺合同に帰着できる
  • → 一見特別だが、実は通常の合同条件の特殊な場合

使い分けのコツ

問題で「直角」を見たら

問題に「直角三角形」「∠B = 90°」「⊥」が出てきたら、直角三角形の合同条件が使える可能性

通常の合同条件3つでも証明できるが、直角三角形の合同条件を使うと早い

高校以降は通常の合同条件で統一して使うことが多い

応用例 ── 二等辺三角形の証明(垂線使用)

例題

AB = AC の二等辺三角形 ABC で、A から BC への垂線の足を H とする

△ABH ≡ △ACH を示せ

[証明] △ABH と △ACH で

① ∠AHB = ∠AHC = 90°(垂線)

② AB = AC(仮定)

③ AH = AH(共通)

①、②、③ より、直角三角形の斜辺と他の1辺がそれぞれ等しい

よって △ABH ≡ △ACH

応用例 ── 角の二等分線の性質

例題

∠AOB の二等分線上の点 P から、OA、OB に垂線 PH、PK を下ろす。

△OHP ≡ △OKP を示せ。

[証明] △OHP と △OKP で

① ∠OHP = ∠OKP = 90°(垂線)

② OP = OP(共通、斜辺)

③ ∠HOP = ∠KOP(角の二等分線)

①、②、③ より、直角三角形の斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しい

よって △OHP ≡ △OKP

→ PH = PK(角の二等分線上の点は、両辺から等距離)

つまずきポイント①:「斜辺」を確認
  • 斜辺:直角の向かい側の辺。最も長い辺
  • 「斜辺と他の1辺」 = 斜辺+直角をはさむ辺の1本(合計2辺)
  • × 斜辺と斜辺(同じものを2回数える)
  • 図で 斜辺をマーキングするクセを
つまずきポイント②:直角は条件にカウントしない
  • 「直角三角形」だと言うこと自体が「∠ = 90°」を含む
  • 合同条件①の3つの根拠:「直角」+「斜辺等しい」+「他の1辺等しい」
  • → 直角は「直角三角形」の条件としてあらかじめ与えられた
つまずきポイント③:鋭角の条件
  • 「斜辺と1つの鋭角」の鋭角は、90°未満の角
  • 合同条件②では、その鋭角の 位置(どの位置の鋭角か)も明示
  • 例:直角の隣の鋭角(斜辺と直角辺ではさむ角)

練習問題

問題1(条件判別)

2つの直角三角形について、合同を示すには次のうちどれが言えればよい?(複数可)

  1. 斜辺と1辺
  2. 斜辺と1鋭角
  3. 2鋭角
  4. 斜辺と直角
答えを見る

(1) ○(合同条件①)

(2) ○(合同条件②)

(3) ×(形は決まるが大きさが決まらない)

(4) ×(直角はすでに直角三角形に含まれるので情報増えず)

問題2(証明)

AB = AC の二等辺三角形 ABC。A から BC への垂線の足を H とする。△ABH ≡ △ACH を証明せよ。

答えを見る

△ABH と △ACH で、

① ∠AHB = ∠AHC = 90°(垂線)

② AB = AC(仮定)

③ AH = AH(共通)

直角三角形の斜辺と他の1辺がそれぞれ等しいので △ABH ≡ △ACH

問題3(角の二等分線)

∠AOB の二等分線上の点 P から OA、OB に垂線 PH、PK を下ろす。PH = PK を示すには何の合同を示せばよいか。

答えを見る

△OHP ≡ △OKP を示せばよい。斜辺 OP 共通、∠HOP = ∠KOP(二等分線)、∠H = ∠K = 90° → 斜辺と1鋭角。合同から PH = PK。

問題4(条件不足)

「2つの直角三角形で、ある1辺と1鋭角が等しい」だけで合同と言えるか?

答えを見る

対応する位置の1辺と1鋭角まで分かっていれば、直角も含めて「1辺とその両端の角」に帰着できるので合同。

ただし、直角三角形専用の合同条件として使うなら 斜辺と1鋭角、または 斜辺と他の1辺 を明示する。

まとめ

  • 直角三角形の合同条件は 2つ
  • 斜辺と他の1辺がそれぞれ等しい。
  • 斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しい。
  • 普通の三角形より少ない条件で合同が言える。
  • 直角があるため、形が一意に決まりやすい。
  • 使いどころ:垂線・二等辺三角形・角の二等分線。