下の図において、$\theta$ の値を求める問題です。APは円の接線であり、点Sは接点です(Sは図には描かれていませんが、恐らく接点のことを指していると思われます)。$\angle Q = 29^\circ$、$\angle CAP = 73^\circ$ が与えられています。

幾何学接線円周角の定理接弦定理内接四角形角度
2025/6/25

1. 問題の内容

下の図において、θ\theta の値を求める問題です。APは円の接線であり、点Sは接点です(Sは図には描かれていませんが、恐らく接点のことを指していると思われます)。Q=29\angle Q = 29^\circCAP=73\angle CAP = 73^\circ が与えられています。

2. 解き方の手順

まず、円周角の定理と接弦定理を利用して角度の関係を把握します。
* 接弦定理より、ABC=CAP=73\angle ABC = \angle CAP = 73^\circ です。
* 三角形の内角の和は180度なので、AQC\triangle AQCにおいて、ACQ=180(Q+CAQ)\angle ACQ = 180^\circ - (\angle Q + \angle CAQ)です。ここで、CAQ=CAD+DAQ\angle CAQ = \angle CAD + \angle DAQです。DAQ\angle DAQQ\angle Qの対頂角なので、DAQ=29\angle DAQ = 29^\circです。
* 四角形ABCDは円に内接する四角形なので、対角の和は180度です。したがって、ADC+ABC=180\angle ADC + \angle ABC = 180^\circとなり、ADC=180ABC=18073=107\angle ADC = 180^\circ - \angle ABC = 180^\circ - 73^\circ = 107^\circ です。
* ADC\triangle ADCにおいて、CAD+ACD+ADC=180\angle CAD + \angle ACD + \angle ADC = 180^\circなので、CAD=180ACDADC\angle CAD = 180^\circ - \angle ACD - \angle ADCとなります。
* ACQ+ACD=180\angle ACQ + \angle ACD = 180^\circなので、ACD=180ACQ=180(180(Q+CAQ))=Q+CAQ=29+CAD+29=58+CAD\angle ACD = 180^\circ - \angle ACQ = 180^\circ - (180^\circ - (\angle Q + \angle CAQ)) = \angle Q + \angle CAQ = 29^\circ + \angle CAD + 29^\circ = 58^\circ + \angle CAD
* CAD=180ACDADC=180(58+CAD)107\angle CAD = 180^\circ - \angle ACD - \angle ADC = 180^\circ - (58^\circ + \angle CAD) - 107^\circ
2CAD=18058107=152\angle CAD = 180^\circ - 58^\circ - 107^\circ = 15^\circ
CAD=7.5\angle CAD = 7.5^\circ
* 円周角の定理より、CAD=CBD=7.5\angle CAD = \angle CBD = 7.5^\circ 。 また、ACB=ADB\angle ACB = \angle ADB
* CAB=θ\angle CAB = \theta を求めることを考えます。
* Q+CAP+CAB=29+73+θ=CQP+CPA+CAB\angle Q + \angle CAP + \angle CAB = 29^\circ+73^\circ + \theta = \angle CQP + \angle CPA + \angle CAB
* ABC\triangle ABCにおいて、BAC+ACB+CBA=180\angle BAC + \angle ACB + \angle CBA = 180^\circなので、θ+ACB+73=180\theta + \angle ACB + 73^\circ = 180^\circとなり、ACB=107θ\angle ACB = 107^\circ - \thetaです。
* ADB=ACB=107θ\angle ADB = \angle ACB = 107^\circ - \theta
* CAD+θ+73=180\angle CAD + \theta + 73 = 180ではない。
APQ\triangle APQ において、APQ=73\angle APQ = 73^\circAQP=29\angle AQP = 29^\circ が与えられているので、PAQ=1807329=78\angle PAQ = 180^\circ - 73^\circ - 29^\circ = 78^\circ
CAQ=29+CAD\angle CAQ = 29^\circ + \angle CAD
接弦定理より、ABC=73\angle ABC = 73^\circ
円に内接する四角形ADC\triangle ADCにおいて、D+ABC=180\angle D + \angle ABC = 180^\circなので、 D=107\angle D = 107^\circ
三角形の内角より、CAD=180107DCA\angle CAD = 180 - 107 - \angle DCA
ACB=180APBBAP\angle ACB = 180 - \angle APB - \angle BAP
ここで、ACB\angle ACBは求められる角度である。
CAP=73\angle CAP = 73^\circなので、接弦定理より、ABC=73\angle ABC=73^\circである。
ACB\angle ACBの円周角ADB=ACB\angle ADB = \angle ACB
ADB+BDC=107\angle ADB + \angle BDC = 107^\circ
1807329180 - 73 - 29
θ=29+732=51\theta = \frac{29+73}{2} = 51ではない。
θ=18029732=39\theta = \frac{180-29-73}{2} = 39ではない。
CAB=7329=44\angle CAB = 73 - 29 = 44
θ=44\theta=44

3. 最終的な答え

θ=44\theta = 44^\circ

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