中3数学|中点連結定理の使い方|線分の長さ・逆算・台形を図解【定期テスト対策】 京の算数学#1591

京の算数学問題#1591

三角形ABCでM、Nは辺AB、ACの中点。BCは14cm。MNの長さと、MNとBCの位置関係を求める。同じ印は長さが等しいことを表す。

△ABCの辺AB、ACの中点を、それぞれM、Nとします。
BC=14cmのとき、(1)MNの長さ、(2)MNとBCの位置関係を答えなさい。
解答は記事の下部にあります。

算数学コラム

中点連結定理は、三角形の2辺の中点を結ぶ線分が、残りの1辺と平行になり、その長さが半分になる定理です。

△ABCでM、NがそれぞれAB、ACの中点なら、MN∥BC、MN=BC/2となります。

平行と長さの2つをセットで確認しましょう。

「半分にすればよい」と覚えていても、どの辺を半分にするか、いつ定理を使えるかで迷うことがあります。

定期テスト対策では、図へ中点の印を書き込み、使う三角形を囲むところから練習すると、根拠と計算を結び付けやすくなります。

中点とは、その辺を同じ長さに2等分する点

MがABの中点ならAM=MBです。

NがACの中点ならAN=NCです。

2組の等しさは別の条件なので、AM=ANまで言えるわけではありません。

図ではABの2つの部分に1本線、ACの2つの部分に2本線の印を付けて区別しています。

「真ん中に見える」だけでは中点とは判断できません。

問題文に中点と書かれているか、等しい長さを示す印や数値があるかを確かめてください。

中点が2つ確認できたら、それらを結んだ線分と残りの辺に注目します。

中点連結定理の2つの結論|平行・長さが半分

M、NがAB、ACの中点ならMNはBCに平行で、MNはBCの半分。小さい三角形AMNと全体ABCの相似比は1対2。

この図では中点が載っている辺はABとACです。

したがって「残りの辺」はBC。

MN∥BC、MN=BC×1/2と書きます。

ABやACの長さを半分にしてMNを求めるのではありません。

同じ図でも、どの辺の中点を結ぶかで対応する辺が変わります。

たとえばABとBCの中点を結ぶなら、その線分はACに平行で、長さはACの半分です。

図の上下だけで決めず、使っていない残りの辺を見つけましょう。

基本例題|BC=14cmなら、MN=7cm

今回の問題ではM、NがAB、ACの中点なので、中点連結定理を使えます。

MN=BC/2=14÷2=7cmです。

また位置関係は平行で、記号ならMN∥BCと表します。

答案には「M、NはそれぞれAB、ACの中点だから、中点連結定理より」と根拠を書き、その後に式を続けると筋道が伝わります。

長さの問題でも、平行の関係を図に書いておくと、続く角度や相似の問題で使いやすくなります。

逆算|中点を結ぶ線分から、元の辺を求める

同じ条件でMN=4.5cmと分かっているなら、BC=2×MN=9cmです。

MN=BC/2を、BC=2MNと読み替えます。

いつでも2で割るのではなく、どちらの長さが与えられているかを確認してください。

計算前に「短い方MN→長い方BC」と矢印を書くと、逆算の向きを確かめられます。

BCを求めるのに4.5÷2=2.25cmとしてしまうと、元の辺が中点を結ぶ線分より短くなり、関係と合いません。

なぜ半分?相似比1:2から考える

中点なのでAM:AB=AN:AC=1:2で、∠Aは共通です。

2組の辺の比とその間の角がそれぞれ等しいことから、△AMN∽△ABCとなります。

対応する辺の比からMN:BC=1:2なので、MN=BC/2です。

さらに対応する角が等しいため、同位角の関係からMN∥BCもいえます。

相似比が1:2なので、△AMNと△ABCの面積比は1:4です。

長さの比1:2をそのまま面積比にしないように注意しましょう。

中点が1つだけのとき|追加条件を見落とさない

MがABの中点という条件だけでは、AC上のNの位置が決まらず、MN=BC/2とはいえません。

一方、MがABの中点で、Mを通ってBCに平行な直線とACの交点がNなら、平行線と線分の比からAN=NCとなり、同じ結論が得られます。

「中点が1つだから絶対に使えない」と暗記するより、もう一方の中点を示せる条件があるかを確かめましょう。

答案では、与えられている中点と、自分で導いた中点を区別して書くことが大切です。

台形の応用|上底と下底の和を2で割る理由

台形ABCDでAD∥BC、AD=6cm、BC=14cmとします。

平行でない2辺AB、DCの中点をM、Nとすると、MN=(AD+BC)/2=10cmです。

半分にする対象は脚の長さではなく、上底と下底の和です。

台形ABCDで上底ADが6cm、下底BCが14cm。脚AB、DCの中点をM、Nとし、MNと対角線ACの交点をOとする。MOは7cm、ONは3cmなのでMNは10cm。すべての辺は青。

対角線ACを引き、MからBCに平行な直線を引いてACとの交点をOとします。

△ABCではMがABの中点なので、OはACの中点、MO=BC/2=7cmです。

次に△CDAを見ると、OはCAの中点、NはCDの中点なので、ON∥AD、ON=AD/2=3cmです。

AD∥BCなのでM、O、Nは一直線上に並びます。

したがってMN=MO+ON=7+3=10cm。

1つの台形に隠れた2つの三角形で、同じ定理を使っています。

台形の中点を結ぶ線分が11cm、上底が8cmなら、(8+BC)/2=11と式を作り、BC=22−8=14cmです。

公式を逆向きに使うときも、先に関係式を書いてから計算すると整理できます。

定期テストで防ぎたい取り違え

どの辺を半分にするか:使う三角形と2つの中点を囲み、残りの辺へ矢印を付けます。台形なら必要に応じて対角線を引き、三角形に分けて考えます。

条件と結論の混同:中点は問題文で与えられたのか、平行から導いたのかを確認します。見た目から中点と決め付けず、根拠を1行書きましょう。

長さと面積の比:中点を結ぶ小さい三角形の辺は全体の1/2ですが、面積は全体の1/4です。「何を比べているか」を問いの言葉で確認してください。

教室や家庭での見直しでは、答えが合っていても「なぜBCを半分にしたの?」と説明してもらうと理解を確かめられます。

説明が止まったら、公式を繰り返す前に、中点の印・使う三角形・対応する辺を図へ書き戻してみましょう。

一問一答PDF|条件・長さ・逆算・台形を8問で復習

平行の関係、半分の計算、元の辺への逆算、条件の判断、相似比と面積比、台形への応用を8問にまとめました。

1ページ目が問題、2ページ目が解答・確認ポイントです。

図が必要な問題は手元に簡単な図を描き、同じ長さの印を付けて解いてください。

中3数学|中点連結定理 一問一答8問(PDF)をダウンロード
※A4・全2ページ(問題/解答・確認ポイント)。

よくある質問

中点連結定理は、どんなときに使えますか?

三角形の2辺の中点を結ぶ線分について使います。その線分は残りの辺と平行で、長さが半分です。1つの中点と平行線から、もう一方も中点だと示せる場合もあります。

MNがBCの半分なら、BCはどう求めますか?

BC=2MNです。たとえばMN=4.5cmならBC=9cm。求めるのが元の辺なら、半分にする計算を逆にして2倍します。

台形の中点を結ぶ線分の長さは?

平行でない2辺の中点を結ぶ線分なら、上底と下底の和を2で割った長さです。上底6cm、下底14cmなら10cmで、対角線を引くと中点連結定理で説明できます。

中点を結んだ小さい三角形の面積は、全体の半分ですか?

全体の1/4です。相似比は1:2ですが、面積比はその2乗で1:4となります。長さと面積の違いを確認しましょう。

まとめ|条件を確認し、平行と半分を一緒に書く

中点連結定理は「三角形の2辺の中点」「残りの辺と平行」「長さが半分」を対応させて使います。

逆算では2倍し、台形では対角線で三角形を2つ作って考えましょう。

答えの数値に加え、根拠と単位まで見直してください。

京の算数学 解答#1591

M、NはAB、ACの中点だから中点連結定理より、MNは14の半分で7cm、MNとBCは平行。

M、NはそれぞれAB、ACの中点だから、中点連結定理より、(1)MN=14÷2=7cm、(2)MN∥BC(平行)です。

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