解答・解説

マス目上の9点で作る三角形の個数と面積【0030】 解答・解説

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解答

(1) 70通り

(2) 最大 12cm2、最小 0.5cm2

(3) 15種類

解説

(1)

A~E, F~Iはそれぞれ下図のように一直線上にあります。

図1

A~E から2点、F~Iから1点選ぶ場合:

5×42×1×4=40通り\dfrac{5 \times 4}{2 \times 1} \times 4 = 40\text{通り}

A~E から1点、F~Iから2点選ぶ場合:

4×32×1×5=30通り\dfrac{4 \times 3}{2 \times 1} \times 5 = 30\text{通り}

合計 70通り。

(2)

A~E は 線分AE上で等間隔に、F~Iも線分FI上で等間隔に並んでいます。

ABの長さを「AEの1めもり」と呼び、FGの長さを「FIの1めもり」と呼ぶことにします。

面積最小を求める

どっちかの1めもりと反対の端っこを選ぶ4通りを検討していきます。本当は全部検討する必要はないですが、(3)で必要なので先にやります。

図2

三角形ABF = 2×4−2−1−2=3cm22 \times 4 - 2 - 1 - 2 = 3\mathrm{cm}^2

図3

三角形DEI (= 三角形ABI) = 2×2−0.5−1−1=1.5cm22 \times 2 - 0.5 - 1 - 1 = 1.5\mathrm{cm}^2

図4

三角形AFG = 5×1÷2=2.5cm25 \times 1 \div 2 = 2.5\mathrm{cm}^2

図5

三角形HIE (= 三角形FGE) = 2×3−1−0.5−1−3=0.5cm22 \times 3 - 1 - 0.5 - 1 - 3 = 0.5\mathrm{cm}^2

よって最小は 0.5cm2となります。

面積最大を求める

最大は、三角形ABFの底辺ABの代わりに、4めもり分のAEを取った時です。

図6

3cm2×4=12cm23 \mathrm{cm}^2 \times 4 = 12 \mathrm{cm}^2。

(3)

A~Eから2点取る場合

(2) から、ABFは3cm2、ABIは 1.5cm2でした。

F~Iが等間隔のため、ABF, ABG, ABH, ABI の面積も等間隔になります。

分かりやすくするためにこれ以降は三角形の面積の2倍を扱うことにすると

IHGF
底辺が1めもり (例: AB)3456

という風にまとめられます。底辺は1,2,3,4 めもり分あり、面積も2,3,4倍になっていくので、全ての組み合わせは

IHGF
底辺が1めもり (例: AB)3456
底辺が2めもり (例: AC)681012
底辺が3めもり (例: AD)9121518
底辺が4めもり (AE)12162024

と表せます。9x9の表の一部のようですね。

F~Iから2点取る場合

同じことを F~I から2点取る場合でも行います。

(2) から、FGAは2.5cm2、FGEは 0.5cm2でした。

A~Eが等間隔のため、FGA, FGB, FGC, FGD, FGE の面積も等間隔になります。

三角形の面積の2倍は

EDCBA
底辺が1めもり (例: FG)12345
底辺が2めもり (例: FH)246810
底辺が3めもり (FI)3691215

という風にまとめられます。

この2つに現れた数字を列挙すると

1,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15,16,18,20,241,2,3,4,5,6,8,9,10,12,15,16,18,20,24

となるので全部で15種類です。

算数のたきび

最後が全列挙なのでやはり手作業が必要な問題だと思いますが、

  • 縦横の表にまとめる
  • 2倍を記録

などで若干間違いにくくなると思います。

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作問者: 算数のたきび

灘中高 → 東大 → Googleを経て現在

元灘中高数学研究部(部長4年間)。何十年も前に文化祭で「灘中入試模試」企画を始めて、第1回〜4回の作問を担当。算数好きが楽しめるようなオリジナル算数難問をお届けします。