【中2数学】三角形と四角形の要点まとめ|無料プリント付き

⏱ 30秒でわかる この単元の要点

  • 二等辺三角形の2つの底角は等しい(定理)。反対に、2つの角が等しい三角形は二等辺三角形で、等しい角に向かい合う辺が等しい
  • 二等辺三角形の頂角の二等分線は、底辺を垂直に2等分する。正三角形の1つの角は 60°
  • 逆は正しいとはかぎらない。正しくないことは、仮定に合って結論に合わない反例を1つあげて示す
  • 直角三角形の合同条件は、斜辺と1つの鋭角/斜辺と他の1辺がそれぞれ等しいこと
  • 平行四辺形は対辺・対角が等しく、対角線が中点で交わる。反対に、5つの条件のどれかが成り立てば平行四辺形といえる

つまずき注意:「1組の対辺が平行で等しい」は、平行な1組と長さの等しい1組が同じ組のときだけ使える(AD∥BC、AB=DC では平行四辺形といえない)。

中2数学「三角形と四角形」を、図と例題で1つずつ確かめるページです。この単元は、二等辺三角形の底角は等しい・直角三角形の合同条件・平行四辺形の性質と、平行四辺形になるための5つの条件の3つが土台で、三角形の合同を使って図形の性質を証明していきます。どの見出しも「答え → 図 → 理由 → 解き方」の順に書いています。紙に書いて練習したい人は、下の無料プリントを使ってください。

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▶ 三角形と四角形 授業用プリント(全29ページ)

このプリントは「三角形と四角形」の単元全体(全29ページ)です。説明 1〜19ページ/確認問題 20〜25ページ/答えと解説 26〜29ページ。この記事の見出しごとに、対応するプリントのページを書いています。

📘 教科書では何章? → 7社とも「5章」です
教科書 章
新編 新しい数学2東京書籍 5章 図形の性質を見つけて証明しよう[三角形と四角形]教科書 p.125〜160
数学の世界2大日本図書 5章 三角形と四角形
中学校数学2学校図書 5章 三角形・四角形
中学数学2教育出版 5章 三角形と四角形
未来へひろがる数学2啓林館 5章 図形の性質と証明
これからの数学2数研出版 5章 三角形と四角形
中学数学2日本文教出版 5章 三角形と四角形

各出版社が公開している年間指導計画(2025年度から使われている教科書)をもとにまとめました。ページは、公開されている東京書籍だけ載せています。使っている教科書は、表紙の書名で確かめてください。

二等辺三角形の定義と底角:定義と定理のちがい

📄 プリント1・2ページ

答え:2つの辺が等しい三角形を二等辺三角形といいます(定義)。二等辺三角形の2つの底角は等しいというのは、定義から証明されたことがらで、定理といいます。

ℓOABP
ロープだけで直角をつくる
頂角底辺底角底角ABC
頂角・底辺・底角
ABCD
∠A の二等分線 AD

ロープで直角をつくる:地面の直線 ℓ の上の点 O から同じ長さで ℓ 上に点 A、B をとり(OA=OB)、A、B から同じ長さのロープをのばして交わった点を P とします(PA=PB)。O と P を結ぶと、ℓ と OP が直角に交わります。いつも直角になるわけは、三角形の合同で説明できます。△PAO と △PBO において、

言うこと 根拠
OA=OB …① O から同じ長さにとった
PA=PB …② A、B から同じ長さにとった
PO=PO …③ 共通な辺だから
△PAO≡△PBO ①、②、③から、3組の辺がそれぞれ等しい
∠POA=∠POB 合同な図形の対応する角は等しい
∠POA=∠POB=90° A、O、B は一直線上で ∠POA+∠POB=180°

言葉の決まり:等しい2辺の間の角を頂角、頂角に向かい合う辺を底辺、底辺の両はしの角を底角といいます。ことばの意味をはっきり述べたものが定義、証明されたことがらのうち大切でよく使われるものが定理です。

底角が等しいことの証明:AB=AC の二等辺三角形 ABC で、∠A の二等分線と BC の交点を D とします。△ABD と △ACD において、

言うこと 根拠
AB=AC …① 仮定から
∠BAD=∠CAD …② AD は ∠A の二等分線だから
AD=AD …③ 共通な辺だから
△ABD≡△ACD ①、②、③から、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
∠B=∠C 合同な図形の対応する角は等しい
ことがら 種類 わけ
2つの辺が等しい三角形を二等辺三角形という 定義 ことばの決まり。証明しない
二等辺三角形の底角は等しい 定理 定義から証明した

まちがえやすい

✕ 底角が等しいことを証明するのに、途中で「底角は等しいから」を使う → ◯ 証明したいことを根拠にせず、角の二等分線をひいて合同を使う

✕ 定義も証明が必要だとする → ◯ 定義はことばの決まりなので、証明しない

基本AB=AC の二等辺三角形 ABC で、頂角、底辺、底角をそれぞれ答えなさい。

等しい2辺 AB、AC の間の角が頂角、それに向かい合う辺が底辺、底辺の両はしの角が底角です。

答え:頂角は ∠A、底辺は BC、底角は ∠B と ∠C

標準次のア〜ウは、定義と定理のどちらですか。ア 3つの辺が等しい三角形を正三角形という イ 二等辺三角形の2つの底角は等しい ウ 4つの辺がすべて等しい四角形をひし形という

ア、ウはことばの意味を決めたもので、イは定義から証明されたことがらです。

答え:ア 定義、イ 定理、ウ 定義

二等辺三角形の角を求める:頂角か底角かを見分ける

📄 プリント3ページ

答え:二等辺三角形では底角が等しいので、等しい辺の間の角(頂角)がどれかを見分けて、三角形の内角の和 180° から求めます。

BCA46°x
① 頂角から底角
BCA71°x
② 底角から頂角
BCAD54°x
③ 外角
ACB74°x
④ 頂角の位置
形 条件 求め方 答え
① 頂角から底角 AB=AC、∠A=46° (180−46)÷2=67 底角 67°
② 底角から頂角 AB=AC、∠B=71° 180−71×2=38 頂角 38°
③ 外角 AB=AC、∠A=54° ∠ACB=(180−54)÷2=63、外角は 180−63=117 外角 117°
④ 頂角の位置 BA=BC、∠A=74° ∠C=74°、頂角 ∠B は 180−74×2=32 頂角 32°
BCAD38°x
二等辺三角形が2つ

二等辺三角形が2つ:AD=DB=BC、∠A=38° のとき、x=∠ABC を求めます。△DAB で ∠ABD=∠A=38° なので、外角 ∠BDC は 38+38=76(度)です。△BDC は DB=BC の二等辺三角形なので ∠C=76°、頂角 ∠DBC は 180−76×2=28(度)です。x=∠ABD+∠DBC=38+28=66(度)です。

まちがえやすい

✕ 底角を 180−46 として、2でわるのを忘れる → ◯ 底角は (180−46)÷2

✕ BA=BC で、∠A を頂角として (180−74)÷2 とする → ◯ 等しい辺の間の ∠B が頂角

基本AB=AC の二等辺三角形 ABC で、∠A=52° のとき、∠B の大きさを求めなさい。
(180−52)÷2 頂角をひいて2でわる(底角は等しい)
=64 ∠B(度)

答え:64°

標準BA=BC の二等辺三角形 ABC で、∠A=56° のとき、頂角 ∠B の大きさを求めなさい。

等しい辺 BA、BC の間の ∠B が頂角です。底角 ∠C は ∠A と等しく 56° です。

180−56×2 内角の和は 180°
=68 ∠B(度)

答え:68°

発展AB=AC、∠A=36° の二等辺三角形 ABC の辺 AC 上に、BD=BC となる点 D をとります。∠ABD の大きさを求めなさい。

∠C は △ABC と △BDC の両方の底角です。

(180−36)÷2 △ABC の底角 ∠C
=72 ∠C(度)
180−72×2 △BDC は BD=BC の二等辺三角形で ∠BDC=∠C=72°
=36 頂角 ∠DBC(度)
72−36 ∠ABD=∠ABC−∠DBC(∠ABC=∠C=72°)
=36 ∠ABD(度)

答え:36°

頂角の二等分線と正三角形

📄 プリント4ページ

答え:二等辺三角形の頂角の二等分線は、底辺を垂直に2等分します。3つの辺が等しい三角形を正三角形といい、3つの角は等しく、1つの角は 60° です。

BCAD58°x
頂角の二等分線 AD
BCADEx
正三角形と正方形

頂角の二等分線:前の見出しの証明の続きです。△ABD≡△ACD から BD=CD と ∠ADB=∠ADC が言えます。∠ADB+∠ADC=180° なので、180°÷2=90°、つまり AD⊥BC です。BC=12 cm、∠B=58° のとき、BD=12÷2=6(cm)、∠ADB=90° から △ABD の内角の和で x=180−(90+58)=32(度)です。

正三角形:AB=AC と見れば ∠B=∠C、BA=BC と見れば ∠A=∠C なので、∠A=∠B=∠C です。3つの角の和は 180° なので、1つの角は 180°÷3=60° です。

かくれた二等辺三角形:正三角形 ABC と、辺 AC を1辺とする正方形 ACDE を、△ABC の外側につくります。AB=AC=AE なので △ABE は二等辺三角形です。∠BAE=60+90=150(度)、x=(180−150)÷2=15(度)です。問題文に「二等辺三角形」とあっても無くても、等しい辺を見つけます。

まちがえやすい

✕ 二等辺三角形でなくても、角の二等分線が辺を2等分するとする → ◯ 二等辺三角形の頂角の二等分線だけ

✕ 正三角形の1つの角を 90° とする → ◯ 180°÷3=60°

基本AB=AC の二等辺三角形 ABC で、∠A の二等分線と辺 BC の交点を D とします。BC=18 cm、∠B=64° のとき、BD の長さと ∠BAD の大きさを求めなさい。

頂角の二等分線は底辺を垂直に2等分するので、BD=18÷2=9(cm)、∠ADB=90° です。

180−(90+64) △ABD の内角の和は 180°
=180−154
=26 ∠BAD(度)

答え:BD=9 cm、∠BAD=26°

標準AB=AC、∠A=20° の二等辺三角形 ABC の外側に、辺 AC を1辺とする正三角形 ACD をつくります。∠ABD の大きさを求めなさい。

AB=AC で、正三角形 ACD の辺なので AC=AD です。AB=AD より △ABD は二等辺三角形で、頂角は ∠BAD=20+60=80(度)です。

(180−80)÷2 底角は等しい
=50 ∠ABD(度)

答え:50°

二等辺三角形になる条件:2つの角が等しい三角形

📄 プリント5ページ

答え:2つの角が等しい三角形は、その2つの角を底角とする二等辺三角形です(∠B=∠C ならば AB=AC)。等しい角に向かい合う辺どうしが等しくなります。

ℓmBCAD55°
紙テープを折る
ABCDEF
BD=CE となる点 D、E

紙テープを折ると:ふち ℓ、m が平行な紙テープを、線分 BC で折ります。重なった △ABC は、折り返したので ∠ABC=∠CBD で、ℓ∥m の錯角で ∠ACB=∠CBD です。よって ∠ABC=∠ACB となり、AB=AC になりそうです。

わけ:∠B=∠C の △ABC で、∠A の二等分線 AD をひきます。△ABD と △ACD で、∠BAD=∠CAD、AD は共通、内角の和から ∠ADB=∠ADC です。1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しいので合同で、AB=AC になります。

二等辺三角形であることの証明:AB=AC の二等辺三角形 ABC で、辺 AB、AC 上に BD=CE となる点 D、E をとり、線分 BE と CD の交点を F とします。△FBC は二等辺三角形であることを証明します。△DBC と △ECB において、

言うこと 根拠
BD=CE …① 仮定から
BC=CB …② 共通な辺だから
∠DBC=∠ECB …③ 二等辺三角形の底角は等しいから
△DBC≡△ECB ①、②、③から、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
∠DCB=∠EBC 合同な図形の対応する角は等しい
∠FCB=∠FBC 上の行から
△FBC は二等辺三角形 2つの角が等しい三角形だから

まちがえやすい

✕ ∠B=∠C のとき、AB と BC が等しいとする → ◯ 等しいのは、等しい角に向かい合う AC と AB

標準△ABC で、∠A=100°、∠B=40° のとき、この三角形は二等辺三角形といえますか。いえるときは、等しい辺を答えなさい。
180−(100+40) 内角の和は 180°
=40 ∠C(度)

∠B=∠C=40° で、2つの角が等しいので、二等辺三角形です。等しい角に向かい合う辺は、∠B に向かい合う AC と、∠C に向かい合う AB です。

答え:二等辺三角形といえる(AB=AC)

逆と反例:仮定と結論を入れかえる

📄 プリント6ページ

答え:あることがらの仮定と結論を入れかえたものを、もとのことがらの逆といいます。逆は正しいとはかぎらず、正しくないことは反例(仮定に合っていて、結論に合わない例)を1つあげて示します。

仮定 結論
もとのことがら AB=AC ∠B=∠C
その逆 ∠B=∠C AB=AC

二等辺三角形の定理「△ABC で、AB=AC ならば ∠B=∠C」の逆が、前の見出しの「∠B=∠C ならば AB=AC」です。この逆は正しいことがらです。

逆が正しくない例:「x=2 ならば x²=4」は正しいことがらです。その逆「x²=4 ならば x=2」は、x=−2 のときも x²=4 になるので、正しくありません。この x=−2 が反例です。

図形の逆:「△ABC≡△DEF ならば、△ABC と △DEF の面積は等しい」の逆「面積が等しい2つの三角形は合同である」は正しくありません。底辺 6 cm・高さ 4 cm の三角形(面積 6×4÷2=12 cm²)と、底辺 8 cm・高さ 3 cm の三角形(面積 8×3÷2=12 cm²)は、面積が等しいのに合同ではありません。

「2直線が平行ならば、同位角は等しい」の逆「同位角が等しければ、2直線は平行」は、正しいことがらです(中2の平行線と角)。

まちがえやすい

✕ 逆が正しくないと言うのに、反例をあげない → ◯ 反例を1つあげる

✕ 反例として、仮定に合わない例をあげる(x²=4 に合わない x=3) → ◯ 仮定に合っていて、結論に合わない x=−2

✕ もとのことがらが正しければ、逆も正しいとする → ◯ 逆は正しいとはかぎらない

基本「x が 6 の倍数ならば、x は 2 の倍数である」の逆を書き、その逆が正しいかどうかを答えなさい。正しくないときは、反例を1つあげなさい。

逆は「x が 2 の倍数ならば、x は 6 の倍数である」です。x=4 は 2 の倍数ですが 6 の倍数ではないので、正しくありません。

答え:逆は「x が 2 の倍数ならば、x は 6 の倍数である」。正しくない(反例は x=4)

標準「四角形が正方形ならば、4つの角は等しい」の逆を書き、正しいかどうかを答えなさい。正しくないときは、反例を1つあげなさい。

逆は「4つの角が等しい四角形は、正方形である」です。たて 3 cm、横 5 cm の長方形は、4つの角が等しい(どれも 90°)のに、正方形ではありません。

答え:逆は「4つの角が等しい四角形は、正方形である」。正しくない(反例はたて 3 cm、横 5 cm の長方形)

直角三角形の合同条件:斜辺と、あと1つ

📄 プリント7・8ページ

答え:直角三角形で、直角に向かい合う辺を斜辺といいます。2つの直角三角形は、斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しいか、斜辺と他の1辺がそれぞれ等しいとき合同です。

斜辺CBA
直角三角形と斜辺
ABCE
斜辺と他の1辺が等しいときのわけ

鋭角と鈍角:0° より大きく 90° より小さい角を鋭角、90° より大きく 180° より小さい角を鈍角といいます。

合同条件のわけ:「斜辺と1つの鋭角」は、直角と1つの鋭角が等しいと、内角の和から残りの角も等しくなるので、1組の辺(斜辺)とその両端の角がそれぞれ等しくなり、合同です。「斜辺と他の1辺」は、等しい辺 AC を合わせて並べると B、C、E が一直線になり、AB=AE から △ABE は二等辺三角形です。底角が等しいので ∠B=∠E となり、斜辺と1つの鋭角が等しくて合同です。

∠C=∠F=90° の △ABC と △DEF 合同か 合同条件・理由
AB=DE、∠A=∠D 合同 斜辺と1つの鋭角
AB=DE、BC=EF 合同 斜辺と他の1辺
AC=DF、BC=EF 合同 2組の辺とその間の角(間の角は直角)
∠A=∠D、∠B=∠E いえない 角だけでは大きさが決まらない
OXYPAB
角の二等分線上の点 P から垂線 PA、PB

直角三角形の合同を使う証明:∠XOY の二等分線上の点 P から、辺 OX、OY に垂線 PA、PB をひきます。PA=PB を証明します。△POA と △POB において、

言うこと 根拠
∠PAO=∠PBO=90° …① 仮定から
OP=OP …② 共通な辺だから
∠POA=∠POB …③ OP は ∠XOY の二等分線だから
△POA≡△POB ①、②、③から、直角三角形の斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しい
PA=PB 合同な図形の対応する辺は等しい

まちがえやすい

✕ 斜辺でない辺が等しいのに「斜辺と他の1辺」とする → ◯ 斜辺は、直角に向かい合う辺

✕ 直角三角形の合同条件を使うのに、「∠…=∠…=90°」の行を書き忘れる → ◯ 直角であることを最初に書く

標準∠C=∠F=90° の △ABC と △DEF について、次のとき △ABC≡△DEF といえますか。いえるときは合同条件を答えなさい。(1)BC=EF、∠A=∠D (2)BC=EF、∠B=∠E

BC、EF は直角に向かい合う辺ではないので、斜辺ではありません。

(1)∠A=∠D で、∠C=∠F=90° なので、内角の和から ∠B=∠E も言えます。BC=EF とその両端の角(∠B=∠E、∠C=∠F)が等しいので合同です。

(2)BC=EF とその両端の角(∠B=∠E、∠C=∠F)が等しいので合同です。

答え:(1)(2)どちらも合同(1組の辺とその両端の角)

発展AB=AC の二等辺三角形 ABC で、頂点 B から辺 AC に、頂点 C から辺 AB に垂線 BD、CE をひきます。BD=CE を証明しなさい。

△BCD と △CBE において、

言うこと 根拠
∠BDC=∠CEB=90° …① 仮定から
BC=CB …② 共通な辺だから
∠BCD=∠CBE …③ 二等辺三角形の底角は等しいから
△BCD≡△CBE ①、②、③から、直角三角形の斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しい
BD=CE 合同な図形の対応する辺は等しい

平行四辺形の性質:対辺・対角・対角線

📄 プリント9・10ページ

答え:2組の対辺がそれぞれ平行な四角形を平行四辺形といいます(定義)。平行四辺形には、2組の対辺はそれぞれ等しい・2組の対角はそれぞれ等しい・対角線はそれぞれの中点で交わるという3つの性質があります。

BCAD
2本のテープを重ねる
BCADO
平行四辺形 ABCD と対角線の交点 O

四角形の向かい合う辺を対辺、向かい合う角を対角といいます。

辺と角を求める:平行四辺形 ABCD で、AB=5 cm、BC=8 cm、∠B=61° のとき、対辺は等しいので CD=5 cm、AD=8 cm、対角は等しいので ∠D=61° です。AD∥BC で、平行線の間の同じ側の角の和は 180° なので、∠A=180−61=119(度)、対角は等しいので ∠C=119° です。

ABCD
対角線 AC で △ABC と △CDA に分ける

性質1・2(対辺・対角が等しい)のわけ:対角線 AC をひいて、△ABC と △CDA の合同を使います。△ABC と △CDA において、

言うこと 根拠
∠BAC=∠DCA …① AB∥DC で、平行線の錯角は等しいから
∠BCA=∠DAC …② AD∥BC で、平行線の錯角は等しいから
AC=CA …③ 共通な辺だから
△ABC≡△CDA ①、②、③から、1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しい
AB=CD、BC=DA、∠B=∠D 合同な図形の対応する辺・角は等しい

また、∠A=∠BAC+∠DAC、∠C=∠DCA+∠BCA で、①、②から ∠A=∠C です。

ABCDO
△OAB と △OCD

性質3(対角線が中点で交わる)のわけ:対角線の交点を O とします。△OAB と △OCD で、AB=CD(性質1)、AB∥DC の錯角で ∠OAB=∠OCD、∠OBA=∠ODC です。1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しいので △OAB≡△OCD となり、OA=OC、OB=OD が言えます。

証明の根拠に使えるのは、定義(2組の対辺が平行)と、すでに証明したことです。性質1は、性質3の証明に使えます。

まちがえやすい

✕ となり合う角を等しいとする → ◯ 等しいのは対角。となり合う角は和が 180°

✕ 平行四辺形の対角線の長さを等しいとする → ◯ 等しいとはかぎらない

✕ 性質1を証明するのに「平行四辺形の対辺は等しいから」を使う → ◯ 証明したいことを根拠にせず、定義の平行から錯角を使う

基本平行四辺形 ABCD で、AB=7 cm、BC=4 cm、∠A=112° のとき、CD の長さと、∠B、∠C の大きさを求めなさい。

対辺は等しいので CD=AB=7 cm です。対角は等しいので ∠C=∠A=112° です。

180−112 となり合う角の和は 180°
=68 ∠B(度)

答え:CD=7 cm、∠B=68°、∠C=112°

標準平行四辺形 ABCD の周の長さが 38 cm、AB=8 cm のとき、辺 BC の長さを求めなさい。また、対角線の交点を O とするとき、AC=16 cm、BD=9 cm ならば、OA、OB の長さを求めなさい。

対辺は等しいので、AB+BC は周の長さの半分です。

(38−8×2)÷2 周の長さから AB、CD をひいて、BC、DA の和を2でわる
=22÷2
=11 BC(cm)

対角線はそれぞれの中点で交わるので、OA=16÷2=8(cm)、OB=9÷2=4.5(cm)です。

答え:BC=11 cm、OA=8 cm、OB=4.5 cm

平行四辺形の性質を使う:根拠にした証明と二等辺三角形

📄 プリント11ページ

答え:平行四辺形の性質(対辺・対角・対角線)と、平行なときの錯角を根拠にして、線分や角が等しいことを証明します。平行線と角の二等分線があると、二等辺三角形ができます。

ABCDEF
BE=DF となる点 E、F
BCADE78°x6cm
∠A の二等分線と辺 BC の交点 E

性質を根拠にした証明:平行四辺形 ABCD の対角線 BD 上に、BE=DF となる点 E、F をとります。AE=CF を証明します。△ABE と △CDF において、

言うこと 根拠
AB=CD …① 平行四辺形の対辺は等しいから
BE=DF …② 仮定から
∠ABE=∠CDF …③ AB∥DC で、平行線の錯角は等しいから
△ABE≡△CDF ①、②、③から、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
AE=CF 合同な図形の対応する辺は等しい

証明のためにかいた図は、仮定に合うすべての図の代表です。形をかえて図をかき直しても、同じ証明が使えます。

角の二等分線と二等辺三角形:平行四辺形 ABCD で、AB=6 cm、AD=10 cm、∠B=78° です。∠A の二等分線と辺 BC の交点を E とします。図の x(辺 BC 上の ∠AEC)と EC の長さを求めます。

180−78 ∠A。となり合う角の和は 180°
=102
102÷2 ∠BAE(二等分線で半分)
=51

AD∥BC の錯角で ∠AEB=∠DAE=51° です。一直線の角は 180° なので x=180−51=129(度)です。また、∠BAE=∠BEA なので △ABE は二等辺三角形で、BE=AB=6 cm、EC=10−6=4(cm)です。平行線と角の二等分線があると、二等辺三角形ができます。

まちがえやすい

✕ ∠AEB を ∠B と同じ 78° とする → ◯ ∠AEB は ∠DAE と等しい(AD∥BC の錯角)

✕ AB=AE とする → ◯ 等しいのは、等しい角 ∠BAE、∠BEA に向かい合う BE と AB

標準平行四辺形 ABCD で、AB=4 cm、AD=11 cm、∠B=64° です。∠A の二等分線と辺 BC の交点を E とするとき、∠AEB の大きさと EC の長さを求めなさい。
(180−64)÷2 ∠A=180−64、その半分が ∠BAE
=116÷2
=58 ∠BAE(度)

AD∥BC の錯角で、∠AEB=∠DAE=∠BAE=58° です。∠BAE=∠BEA なので △ABE は二等辺三角形で、BE=AB=4 cm です。EC=BC−BE=11−4=7(cm)です。

答え:∠AEB=58°、EC=7 cm

発展平行四辺形 ABCD の対角線の交点 O を通る直線が、辺 AB、DC とそれぞれ E、F で交わっています。OE=OF を証明しなさい。

△OAE と △OCF において、

言うこと 根拠
OA=OC …① 平行四辺形の対角線はそれぞれの中点で交わるから
∠OAE=∠OCF …② AB∥DC で、平行線の錯角は等しいから
∠AOE=∠COF …③ 対頂角は等しいから
△OAE≡△OCF ①、②、③から、1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しい
OE=OF 合同な図形の対応する辺は等しい

平行四辺形になるための条件:5つ

📄 プリント12〜14ページ

答え:四角形は、次の5つのどれかが成り立てば平行四辺形です。①2組の対辺がそれぞれ平行(定義) ②2組の対辺がそれぞれ等しい ③2組の対角がそれぞれ等しい ④対角線がそれぞれの中点で交わる ⑤1組の対辺が平行で、その長さが等しい。性質の逆にあたります。

ABCD
②2組の対辺が等しい
BCADE
③2組の対角が等しい
BCADO
④対角線が中点で交わる
ABCD
⑤1組の対辺が平行で等しい

なぜ:長さの等しい棒を向かい合わせて4本つないだ四角形(AB=DC、AD=BC)は、関節を曲げて形が変わっても、向かい合う棒どうしがいつも平行のまま動きます。ロボットの足や、上下する台のしくみに使われています。

②のわけ:四角形 ABCD で AB=CD、BC=DA のとき、平行四辺形であることを証明します。△ABC と △CDA において、

言うこと 根拠
AB=CD …①、BC=DA …② 仮定から
AC=CA …③ 共通な辺だから
△ABC≡△CDA ①、②、③から、3組の辺がそれぞれ等しい
∠BAC=∠DCA、∠BCA=∠DAC 合同な図形の対応する角は等しい
AB∥DC、AD∥BC 錯角が等しいから
四角形 ABCD は平行四辺形 2組の対辺がそれぞれ平行だから

③のわけ:四角形 ABCD で、∠A=∠C、∠B=∠D のとき、4つの角の和は 360° なので ∠A+∠B=180° です。辺 AB を B の方へのばした点を E とすると、∠CBE=180°−∠B=∠A です。同位角が等しいので AD∥BC になります。同じように AB∥DC も言えます。

④のわけ:OA=OC、OB=OD のとき、△OAB と △OCD は、2組の辺とその間の角(対頂角)がそれぞれ等しいので合同です。すると ∠OAB=∠OCD(錯角)となり、AB∥DC です。同じように △OAD≡△OCB から AD∥BC が言えます。

⑤のわけ:AD∥BC、AD=BC のとき、対角線 AC をひくと、△ABC と △CDA は、BC=DA、錯角 ∠BCA=∠DAC、AC は共通で合同になります。∠BAC=∠DCA で錯角が等しいので AB∥DC となり、平行四辺形です。

角の和から確かめる:四角形 ABCD で ∠A=∠C=110°、∠B=∠D のとき、四角形の内角の和は 360° なので、∠B+∠D は 360−110×2=140(度)、∠B=140÷2=70(度)です。∠A+∠B=110+70=180(度)なので、③と同じように平行四辺形です。

まちがえやすい

✕ となり合う辺が等しいことを「対辺が等しい」とする → ◯ 向かい合う辺(対辺)が等しいかを見る(AB=BC、CD=DA のたこの形は平行四辺形といえない)

✕「対角線の長さが等しい」を平行四辺形になる条件とする → ◯ 条件は「対角線がそれぞれの中点で交わる」こと

✕ AD∥BC、AB=DC を⑤の条件とする → ◯ ⑤は、平行な1組と長さの等しい1組が同じ組(AD∥BC、AD=BC)

基本四角形 ABCD で ∠A=∠C=105°、∠B=∠D のとき、∠B の大きさを求めなさい。この四角形は平行四辺形といえますか。
(360−105×2)÷2 ∠B+∠D は 360−105×2、その半分が ∠B
=150÷2
=75 ∠B(度)

2組の対角がそれぞれ等しいので、平行四辺形といえます。

答え:∠B=75°、平行四辺形といえる(2組の対角が等しい)

標準四角形 ABCD で、次のとき平行四辺形といえますか。いえるときは条件を、いえないときはその理由を答えなさい。(1)4つの角がすべて等しい (2)4つの辺がすべて等しい (3)AD∥BC、∠B=∠C

(1)4つの角がすべて等しいので、2組の対角がそれぞれ等しく、平行四辺形といえます。

(2)4つの辺がすべて等しいので、2組の対辺がそれぞれ等しく、平行四辺形といえます。

(3)AD∥BC で ∠B=∠C の台形は、AB=DC の台形になり、平行四辺形とはかぎりません。AD=3 cm、BC=7 cm、∠B=∠C=70° の台形が反例です。

答え:(1)いえる(2組の対角が等しい) (2)いえる(2組の対辺が等しい) (3)いえない

平行四辺形であることの証明:分かっていることから条件を選ぶ

📄 プリント15ページ

答え:四角形が平行四辺形であることを証明するときは、分かっていること(中点・平行・長さ・垂直)から、5つの条件のどれを使うかを選びます。まだ平行四辺形と言えていない四角形の性質は、根拠に使いません。

ABCDOEF
OA、OC 上に AE=CF
ABCDEF
AD、BC 上に AE=CF

対角線の中点を使う:平行四辺形 ABCD の対角線の交点を O とし、線分 OA、OC 上に AE=CF となる点 E、F をとります。四角形 EBFD が平行四辺形であることを証明します。

言うこと 根拠
OA=OC …①、OB=OD …② 平行四辺形の対角線はそれぞれの中点で交わるから
AE=CF …③ 仮定から
OE=OA−AE=OC−CF=OF …④ ①、③から(等しい長さから、等しい長さをひく)
四角形 EBFD は平行四辺形 ②、④から、対角線がそれぞれの中点で交わるから

1組の対辺が平行で等しいことを使う:平行四辺形 ABCD の辺 AD、BC 上に AE=CF となる点 E、F をとります。四角形 EBFD が平行四辺形であることを証明します。AD∥BC だから ED∥BF …①。AD=BC(対辺)と AE=CF から ED=AD−AE=BC−CF=BF …②。①、②から、1組の対辺が平行でその長さが等しいので、四角形 EBFD は平行四辺形です。

まちがえやすい

✕ まだ平行四辺形と言えていない四角形 EBFD の性質(対辺が等しい)を根拠に使う → ◯ 分かっている平行四辺形 ABCD の性質を根拠にする

基本平行四辺形 ABCD の辺 BC、AD 上に、BE=DF となる点 E、F をとります。四角形 AECF が平行四辺形であることを示すとき、5つの条件のどれを使いますか。

AD∥BC だから AF∥EC です。AD=BC(対辺)と BE=DF から、AF=AD−DF=BC−BE=EC です。

答え:1組の対辺が平行で、その長さが等しい(AF∥EC、AF=EC)

標準平行四辺形 ABCD の対角線 BD 上に、BE=DF となる点 E、F をとります。四角形 AECF が平行四辺形であることを証明しなさい。

対角線 AC と BD の交点を O とします。

言うこと 根拠
OA=OC …①、OB=OD …② 平行四辺形の対角線はそれぞれの中点で交わるから
BE=DF …③ 仮定から
OE=OB−BE=OD−DF=OF …④ ②、③から
四角形 AECF は平行四辺形 ①、④から、対角線 AC、EF がそれぞれの中点で交わるから

長方形・ひし形・正方形:平行四辺形の仲間と対角線

📄 プリント16・17ページ

答え:長方形は4つの角がすべて等しい四角形、ひし形は4つの辺がすべて等しい四角形、正方形は4つの角も4つの辺もすべて等しい四角形で、どれも平行四辺形の仲間です。対角線は、長方形は長さが等しく、ひし形は垂直に交わり、正方形は両方です。

ABCD
長方形
BCAD
ひし形
ABCD
正方形

平行四辺形の仲間であるわけ:長方形は2組の対角がそれぞれ等しいので平行四辺形です。ひし形は2組の対辺がそれぞれ等しいので平行四辺形です。正方形は、長方形でもあり、ひし形でもあります。長方形・ひし形・正方形は、平行四辺形の性質をすべてもちます。

四角形 条件を加える できる四角形
平行四辺形 4つの角を等しくする 長方形
平行四辺形 4つの辺を等しくする ひし形
長方形かつひし形 角も辺も等しい 正方形

条件を加える:平行四辺形 ABCD に「∠A=90°」を加えます。対角は等しいので ∠C=90°、∠B=∠D=180−90=90(度)となり、4つの角が等しいので長方形です。「AB=BC」を加えると、AB=CD、BC=DA(対辺)と合わせて4つの辺が等しいので、ひし形です。

ABCD
長方形の対角線
BCADOx
ひし形の対角線
四角形 対角線の性質(どれも中点で交わる)
長方形 長さが等しい
ひし形 垂直に交わる
正方形 長さが等しく、垂直に交わる

長方形:△ABC と △DCB で、AB=DC(対辺)、BC は共通、∠ABC=∠DCB=90° です。2組の辺とその間の角が等しいので合同で、AC=DB(対角線の長さが等しい)です。

ひし形:△ABO と △ADO で、AB=AD(定義)、BO=DO(対角線は中点で交わる)、AO は共通です。3組の辺が等しいので合同で、∠AOB=∠AOD、和が 180° なので 90° です。ひし形 ABCD で ∠B=68° のとき、BA=BC の二等辺三角形 ABC で x=∠BAC は (180−68)÷2=56(度)です。

BACMD10cm
直角三角形から長方形をつくる

逆と反例:「長方形の対角線の長さは等しい」の逆「対角線の長さが等しい四角形は長方形」は正しくありません。反例は、AD∥BC、AB=DC で平行四辺形でない台形です。平行四辺形で、対角線の長さが等しければ長方形、垂直ならひし形です。

直角三角形の斜辺の中点:∠B=90° の直角三角形 ABC に点 D を足して長方形 ABCD をつくると(破線)、斜辺 AC は対角線で、その中点 M は対角線の交点です。長方形の対角線は長さが等しく中点で交わるので、M は A、B、C、D から等しい距離にあります。AC=10 cm なら BM=10÷2=5(cm)です。

まちがえやすい

✕「正方形は長方形ではない」とする → ◯ 4つの角が等しいので、正方形も長方形の仲間

✕ 長方形とひし形の対角線の性質を逆にする → ◯ 長方形は長さが等しい、ひし形は垂直

✕ ひし形の定義を「対角線が垂直な四角形」とする → ◯ 定義は4つの辺が等しい四角形(対角線は性質)

基本平行四辺形 ABCD に、次の条件を加えると、どんな四角形になりますか。(1)∠A=∠B (2)AB=BC かつ ∠A=90°

(1)∠A+∠B=180° で ∠A=∠B なので、どちらも 90° です。対角も等しいので、4つの角がすべて 90° になります。

(2)AB=BC で4つの辺が等しく、∠A=90° で4つの角が等しくなります。

答え:(1)長方形 (2)正方形

標準ひし形 ABCD で ∠B=50° のとき、∠BAC の大きさを求めなさい。また、長方形 ABCD の対角線 AC、BD の交点を O とするとき、AC=18 cm、∠ACB=28° ならば、OB の長さと ∠BOC の大きさを求めなさい。

ひし形では BA=BC なので、△ABC は ∠B が頂角の二等辺三角形です。

(180−50)÷2 頂角 ∠B をひいて2でわる(底角は等しい)
=65 ∠BAC(度)

長方形の対角線は長さが等しく中点で交わるので、OB=OC=18÷2=9(cm)です。△OBC は OB=OC の二等辺三角形なので ∠OBC=∠OCB=28° です。

180−28×2 頂角 ∠BOC
=124 ∠BOC(度)

答え:∠BAC=65°、OB=9 cm、∠BOC=124°

2つの正三角形:60°+共通な角

📄 プリント18ページ

答え:1点を共有する2つの正三角形では、「60°+共通な角」で等しい角をつくって合同な三角形を見つけ、線分が等しいことを証明します。正方形なら、60° のかわりに 90° です。

ACBDEP
正三角形 ACD、CBE
ACDBE
回した図

線分 AB 上に点 C をとり、AB の同じ側に正三角形 ACD、CBE をつくります。AE=DB を証明します。△ACE と △DCB において、

言うこと 根拠
AC=DC …① 正三角形 ACD の辺だから
CE=CB …② 正三角形 CBE の辺だから
∠ACE=∠DCB …③ ∠ACE=∠ACD+∠DCE=60°+∠DCE、∠DCB=∠DCE+∠ECB=∠DCE+60° だから
△ACE≡△DCB ①、②、③から、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
AE=DB 合同な図形の対応する辺は等しい

△DCB を C を中心に 60° 回すと、△ACE に重なります。A、C、B が一直線でなくても、回した図のように ∠ACE=60°+∠DCE=∠DCB が言えれば、同じ証明で AE=DB が成り立ちます。AE と DB の交わる角 ∠APD は 60° です(△ACE≡△DCB の対応する角から言えます)。

まちがえやすい

✕ ∠ACE と ∠DCB を「どちらも 60°」とする → ◯ 60° なのは ∠ACD と ∠ECB。∠ACE と ∠DCB は「60°+共通な角」

基本線分 AB 上に点 C をとり、AB の同じ側に正三角形 ACD、CBE をつくります。∠DCE の大きさを求めなさい。

A、C、B は一直線上にあるので、∠ACD+∠DCE+∠ECB=180° です。

180−(60+60) ∠ACD=∠ECB=60°
=180−120
=60 ∠DCE(度)

答え:60°

発展鋭角三角形 ABC の外側に、辺 AB、AC を1辺とする正方形 ABDE、ACFG をつくります。EC=BG を証明しなさい。

△AEC と △ABG において、

言うこと 根拠
AE=AB …① 四角形 ABDE は正方形だから
AC=AG …② 四角形 ACFG は正方形だから
∠EAC=∠BAG …③ ∠EAC=∠EAB+∠BAC=90°+∠BAC、∠BAG=∠BAC+∠CAG=∠BAC+90° だから
△AEC≡△ABG ①、②、③から、2組の辺とその間の角がそれぞれ等しい
EC=BG 合同な図形の対応する辺は等しい

平行線と面積:底辺が同じで高さが同じ

📄 プリント19ページ

答え:底辺が共通で、底辺に平行な直線上に頂点がある三角形の面積は等しくなります(PQ∥AB ならば △PAB=△QAB)。これを使うと、面積の等しい三角形を見つけたり、面積を変えずに形を変えたりできます。

BCADO
台形 ABCD の対角線
ABCDE
四角形を三角形に変える

台形の中の面積の等しい三角形:台形 ABCD(AD∥BC)に対角線をひきます。△ABC と △DBC は、底辺 BC が共通で、高さ(平行な AD と BC の間の距離)が等しいので、面積が等しくなります。さらに △ABO=△ABC−△OBC、△DCO=△DBC−△OBC なので、△ABO と △DCO の面積も等しくなります。面積が等しいことを、△ABC=△DBC と書きます。

数で:△ABC=15 cm²、△OBC=9 cm² のとき、△DBC=△ABC=15 cm² なので、△DCO=△DBC−△OBC=15−9=6(cm²)です。

面積を変えずに、四角形を三角形にする:対角線 AC をひき、D を通り AC に平行な直線と、辺 BC の延長との交点を E とします。△ACD=△ACE(底辺 AC が共通、DE∥AC)なので、四角形 ABCD=△ABC+△ACD=△ABC+△ACE=△ABE です。土地の境界の折れ線を、面積を変えずにまっすぐな線にするときも、同じ考えです。

まちがえやすい

✕ 平行でない線の上に頂点がある三角形を、面積が等しいとする → ◯ 底辺が共通で、頂点が底辺に平行な直線上にあるとき(高さが等しいとき)に面積が等しい

✕ △ABO と △DCO を合同とする → ◯ 面積は等しいが、合同とはかぎらない

基本平行な2直線 ℓ、m があり、ℓ と m の間の距離は 4 cm です。m 上に AB=6 cm の線分があり、ℓ 上に2点 P、Q があるとき、△PAB と △QAB の面積をそれぞれ求めなさい。

底辺 AB は共通で、高さはどちらも ℓ と m の間の距離 4 cm です。

6×4÷2 底辺×高さ÷2
=12 面積(cm²)

答え:どちらも 12 cm²

標準台形 ABCD(AD∥BC)の対角線の交点を O とします。△ABC=24 cm²、△OBC=15 cm² のとき、△ABO と △DCO の面積を求めなさい。

△ABO=△ABC−△OBC です。△DBC=△ABC(底辺 BC が共通で AD∥BC)なので、△DCO=△DBC−△OBC も同じ値になります。

24−15 △ABO=△ABC−△OBC
=9 面積(cm²)

答え:△ABO=9 cm²、△DCO=9 cm²

✅ 一問一答で総チェック(20問)

問題を読んで、答えを頭の中で言ってからタップしましょう。答えが出ます。

  1. 2つの辺が等しい三角形を何という?

    答え:二等辺三角形

  2. 二等辺三角形で、等しい2辺の間の角を何という?

    答え:頂角

  3. 二等辺三角形で、底辺の両はしの角を何という?

    答え:底角

  4. ことばの意味をはっきり述べたものを何という?

    答え:定義

  5. 証明されたことがらのうち、大切でよく使われるものを何という?

    答え:定理

  6. 二等辺三角形の頂角の二等分線は、底辺をどうする?

    答え:垂直に2等分

  7. 正三角形の1つの角は何度?

    答え:60°

  8. △ABC で ∠B=∠C のとき、等しくなる辺はどれとどれ?

    答え:AB=AC

  9. あることがらの仮定と結論を入れかえたものを、もとのことがらの何という?

    答え:逆

  10. 逆が正しくないことを示すための、仮定に合っていて結論に合わない例を何という?

    答え:反例

  11. 直角三角形で、直角に向かい合う辺を何という?

    答え:斜辺

  12. 直角三角形の合同条件は、斜辺と1つの鋭角がそれぞれ等しいことと、もう1つは何?

    答え:他の1辺

  13. 0°より大きく 90°より小さい角を何という?

    答え:鋭角

  14. 2組の対辺がそれぞれ平行な四角形を何という?

    答え:平行四辺形

  15. 平行四辺形の対角線は、どのように交わる?

    答え:それぞれの中点で交わる

  16. 平行四辺形で、向かい合う角はどうなっている?

    答え:等しい

  17. 4つの角がすべて等しい四角形を何という?

    答え:長方形

  18. 4つの辺がすべて等しい四角形を何という?

    答え:ひし形

  19. ひし形の対角線は、どのように交わる?

    答え:垂直に交わる

  20. 長方形の対角線には、どんな性質がある?

    答え:長さが等しい

まとめ

二等辺三角形の2つの底角は等しく、2つの角が等しい三角形は二等辺三角形です。逆は正しいとはかぎらず、正しくないことは反例で示します。直角三角形は、斜辺と1つの鋭角、または斜辺と他の1辺が等しければ合同です。平行四辺形には対辺・対角・対角線の3つの性質があり、反対に5つの条件のどれかが成り立てば、その四角形は平行四辺形といえます。長方形・ひし形・正方形は平行四辺形の仲間で、対角線の性質がちがいます。底辺が共通で、底辺に平行な直線上に頂点がある三角形は、面積が等しくなります。プリントの確認問題で、角を求める計算と証明を手を動かして練習してみてください。

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▶ 三角形と四角形 授業用プリント(全29ページ)

説明 1〜19ページ/確認問題 20〜25ページ/答えと解説 26〜29ページ

保護者の方へ:この単元は、前の単元で学んだ三角形の合同と平行線の性質を使って、図形の性質を証明していく単元です。「平行四辺形の対辺はなぜ等しいの?」のように、理由を聞いてみてください。答えの数字だけでなく、どの性質を根拠にしたかを一言で言えるようになると、証明の力につながります。
数学
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