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5章 相似 ── 章末45問問題集

5章の総まとめ 45問。基本・比・面積体積に分けて練習。中3数学の重要単元、高校入試でも必ず出題されます。

復習のポイント

  • 相似:形が同じだが大きさが違う図形(記号 ∽)
  • 相似条件:3組の辺の比/2組の辺と挟む角/2組の角
  • 相似比:対応する辺の長さの比(同じ)
  • 平行線と線分の比:平行線で切ると比が一定
  • 中点連結定理:MN ∥ BC かつ MN = BC/2
  • 面積比 = 相似比²体積比 = 相似比³

相似問題の解き始め

  • まず対応する頂点の順番をそろえる。相似記号の順番は、辺の比を作る設計図になる。
  • 三角形の相似条件は、3辺の比、2辺の比とその間の角、2組の角の3つ。
  • 平行線がある図では、同位角・錯角から相似を見つける。
  • 面積比は相似比の2乗、体積比は相似比の3乗。長さの比のまま答えない。
例:相似比 2:3

対応する辺の比は2:3、面積比は4:9、体積比は8:27。

A 相似比・対応(10問)
  1. 1辺 4 と 6 の正方形の相似比
  2. 3辺 6, 8, 10 と 3辺 9, 12, 15 の三角形は相似か
  3. △ABC ∽ △DEF、AB=4, DE=6 → 相似比
  4. △ABC ∽ △PQR、∠A=70°, ∠B=60° → ∠R
  5. 相似比 2:5、AB=8 → 対応する DE
  6. 3辺 3, 4, 5 と 3辺 9, 12, 15 は相似か(相似比)
  7. △ABC ∽ △DEF、BC=6, EF=10 → 相似比
  8. 相似比 1:3 の三角形の周の比
  9. 正三角形と正三角形は常に相似か
  10. 長方形 2×3 と長方形 4×7 は相似か
答えを見る

(1) 4:6 = 2:3 (2) すべて 2:3 → 相似

(3) 4:6 = 2:3 (4) ∠C = 180−70−60 = 50°、R は C に対応 → 50°

(5) 8:DE = 2:5 → DE = 20 (6) 1:3 → 相似

(7) 6:10 = 3:5 (8) 1:3(線比そのまま)

(9) はい (10) 2/3 ≠ 4/7 → 相似ではない

B 相似条件と証明(10問)
  1. 三角形の相似条件3つ
  2. △ABC と △DEF で AB:DE=BC:EF=CA:FD なら?
  3. 2角が等しい三角形は
  4. 2辺の比と挟む角が等しい三角形は
  5. 2つの正三角形は常に
  6. 2つの正方形は常に
  7. 2つの長方形は
  8. △ABC で BC 上の点 D、∠BAD=∠BCA → 何が相似
  9. 直角三角形の斜辺と1つの鋭角が等しい → 何が等しい
  10. 合同と相似の違い
答えを見る

(1) ① 3組の辺の比が等しい ② 2組の辺の比と挟む角 ③ 2組の角

(2) 相似(3辺の比) (3) 相似(2組の角)

(4) 相似 (5)(6) 相似 (7) 縦横比次第(一概に言えない)

(8) △ABD ∽ △CBA(共通角 B + 仮定)

(9) 合同(中3レベル) (10) 合同:形も大きさも同じ/相似:形が同じ大きさ違う

C 平行線・中点連結(10問)
  1. △ABC で DE ∥ BC、AD=4, DB=6, AE=8 → EC
  2. 同じ条件で BC=20 → DE
  3. AD:DB = 3:5、AE:EC = 3:5 → DE と BC は
  4. 3本の平行線で AB=5, BC=8、向こうで DE=10 → EF
  5. △ABC で M, N が AB, AC の中点、BC=14 → MN
  6. △ABC で M, N が中点、MN=6 → BC
  7. 四角形の4辺の中点を結ぶと?
  8. 四角形で対角線 AC=12, BD=8 → 中点四角形の周
  9. △ABC、AD=2, AB=6、AE=3, AC=9。DE ∥ BC か
  10. 三角形の重心は中線をどう分けるか
答えを見る

(1) 4:6 = 8:EC → EC = 12 (2) 4:10 = DE:20 → DE = 8

(3) 比が等しい → 平行 (4) 5:8 = 10:EF → EF = 16

(5) 7 (6) 12 (7) 平行四辺形

(8) PQ = SR = 6(=AC/2)、QR = PS = 4(=BD/2)、周 = 20

(9) AD:AB = 1:3、AE:AC = 1:3 → 等しい → 平行

(10) 重心から頂点までと中点までの比は 2:1

D 面積・体積比(10問)
  1. 相似比 2:3 → 面積比
  2. 相似比 1:4 → 体積比
  3. 面積比 25:64 → 相似比
  4. 体積比 27:64 → 相似比
  5. 相似な三角形、相似比 3:5、小さい方の面積 18 → 大きい方
  6. 相似な立体、相似比 2:3、小さい方の体積 16 → 大きい方
  7. 地図縮尺 1:10000 の上で 5cm²、実際の面積(m²)
  8. △ABC ∽ △DEF、相似比 2:3、△ABC の周 24 → △DEF の周
  9. 1辺xcmの正三角形と1辺2xcm の正三角形の面積比
  10. 大円と小円の半径比が3:2、面積比は
答えを見る

(1) 4:9 (2) 1:64 (3) 5:8 (4) 3:4

(5) 18·(25/9) = 50 (6) 16·(27/8) = 54

(7) 5·10000²cm² = 50,000 m²

(8) 24·(3/2) = 36 (9) 1:4 (10) 9:4

E 応用問題(5問)
  1. △ABC ∽ △PQR、相似比 2:3、AB=4 → PQ
  2. 木の影の長さで木の高さを測る。1m の棒の影が0.5m、木の影が10m → 木の高さ
  3. 1辺 a の立方体と 1辺 2a の立方体の体積比
  4. 地図縮尺 1:25000、地図上 4cm の実距離(km)
  5. 相似な2つの三角形の面積比 16:25、周の比
答えを見る

(1) PQ = 6 (2) 高さ:影 = 1:0.5 = 2:1、木 = 10×2 = 20m

(3) 1:8 (4) 4 × 25000 = 100000cm = 1km

(5) √16 : √25 = 4:5

テスト前のチェックリスト

  • □ 相似条件3つ(3辺の比、2辺と挟む角、2角)
  • □ 相似比 = 対応する辺の比
  • □ 周の比 = 相似比
  • □ 面積比 = 相似比²
  • □ 体積比 = 相似比³
  • □ 平行線と線分の比(DE∥BC で AD:DB = AE:EC)
  • □ 中点連結定理:MN = BC/2、MN ∥ BC
  • □ 縮尺:地図と実際の長さ・面積の比
つまずきポイントの再確認
  • 対応の順:△ABC ∽ △DEF なら A↔D、B↔E、C↔F
  • 面積比は相似比の2乗(線形 → 2次元)
  • 体積比は相似比の3乗(線形 → 3次元)
  • 共通角は相似の証明でよく使う

相似の重要ポイント整理

3つの相似条件

① 3組の辺の比がすべて等しい(SSS)

② 2組の辺の比とその挟む角が等しい(SAS)

③ 2組の角がそれぞれ等しい(AA)── 最も頻出

→ 入試の証明問題ではほとんど「2角」を使う

相似と各種図形の関係

  • 三角形の中の平行線:DE ∥ BC → △ADE ∽ △ABC
  • 直角三角形の高さ:△ABC ∽ △ACH ∽ △CBH(3つの相似)
  • 円周角:同じ弧の円周角は等しい → 2角で相似
  • 方べきの定理:弦の交点で相似 → PA·PB = PC·PD