四角形 $ABQC$ が平行四辺形となるように点 $Q$ を定める。このとき、点 $D$ を通り、平行四辺形 $ABQC$ の面積を2等分する直線の式を求めよ。ただし、点 $A, B, C, D$ の座標は問題文中で与えられているものとする(画像には記述がないため、ここでは一般的な解法を示す)。

幾何学平行四辺形面積直線座標中点
2025/3/9

1. 問題の内容

四角形 ABQCABQC が平行四辺形となるように点 QQ を定める。このとき、点 DD を通り、平行四辺形 ABQCABQC の面積を2等分する直線の式を求めよ。ただし、点 A,B,C,DA, B, C, D の座標は問題文中で与えられているものとする(画像には記述がないため、ここでは一般的な解法を示す)。

2. 解き方の手順

まず、平行四辺形 ABQCABQC の面積を2等分する直線は、必ずその中心を通るという性質を利用する。
平行四辺形の中心は、対角線の中点である。したがって、対角線 ACAC の中点 MM を求める(または対角線 BQBQ の中点)。
中点 MM の座標を (xM,yM)(x_M, y_M) とすると、
xM=xA+xC2x_M = \frac{x_A + x_C}{2}
yM=yA+yC2y_M = \frac{y_A + y_C}{2}
で求められる。
次に、点 DD を通り、点 MM を通る直線の式を求める。
DD の座標を (xD,yD)(x_D, y_D) とする。
直線の傾き mm は、
m=yMyDxMxDm = \frac{y_M - y_D}{x_M - x_D}
で求められる。
直線の式は、点 DD を通ることから、
yyD=m(xxD)y - y_D = m(x - x_D)
となる。
これを y=mx+ny = mx + n の形に変形すれば、求める直線の式となる。

3. 最終的な答え

y=yMyDxMxD(xxD)+yDy = \frac{y_M - y_D}{x_M - x_D} (x - x_D) + y_D
もしくは
y=yMyDxMxDx+yDyMyDxMxDxDy = \frac{y_M - y_D}{x_M - x_D} x + y_D - \frac{y_M - y_D}{x_M - x_D} x_D
(具体的な座標 A,B,C,DA, B, C, D が与えられていれば、これを代入して具体的な直線の式を求める。)

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