面積1の△ABCにおいて、辺AB上に1点Pをとり、Pを通り辺BCに平行な直線と辺ACの
交点をQとする。更に線分PQの中点に関してAと対称な点をRとする。点Pが辺AB上を
動くとき、△ABCと△PQRの共通部分の面積Sの最大値を求めよ。
よろしくお願いします。
★希望★完全解答★
面積1の△ABCにおいて、辺AB上に1点Pをとり、Pを通り辺BCに平行な直線と辺ACの
交点をQとする。更に線分PQの中点に関してAと対称な点をRとする。点Pが辺AB上を
動くとき、△ABCと△PQRの共通部分の面積Sの最大値を求めよ。
よろしくお願いします。
★希望★完全解答★
[解] AR と直線PQ,BCの交点を各々G,H とし
AG/AH=d とおくと
△PQR∽△ABCで相似比は d:1
i) 0<d≦\(\frac{1}{2}\) のとき R は△ABCの内部にあるから
S=△PQR=\(d^{2}\)≦\(\frac{1}{2}\) (等号はd=\(\frac{1}{2}\)のとき)
ii) \(\frac{1}{2}\)≦d<1 のとき R は△ABCの外部にあり、
△PQRの△ABCからはみだした部分を△Tとおけば
△T∽△ABCで相似比は 2d-1:1 だから
S=△PQR-△T
=\(d^{2}\)-(2d-1\()^{2}\)
=-3\(d^{2}\)+4d-1
=-3(d-\(\frac{2}{3}\)\()^{2}\)+\(\frac{1}{3}\)≦\(\frac{1}{3}\) (等号はd=\(\frac{2}{3}\)のとき)
以上より Sの最大値は\(\frac{1}{3}\) ■