接弦定理をマスター!「円と線」が作る不思議な角度のルールを徹底解説

今回は、円の単元で登場する「ちょっと不思議な角度のルール」、接弦定理(せつげんていり)を解説します。名前は難しそうですが、図で見れば一発で納得できる便利な定理です!


【数学解説】円と接線が作る角度の秘密「接弦定理」

1. 雪原定理とは

実は、円と接線があるとき、特定の場所の角度が必ず同じになる魔法のルールがあるんだよ。それが『接弦定理』だ」


2. 会話による説明:どことどこが同じなの?

生徒 生徒
佐藤先生!接弦定理って、どの角が同じになるんですか?図を見ても複雑で迷っちゃいます。
佐藤先生 佐藤先生
コツはね、「接線」と「弦」に挟まれた角を見つけることだよ。その角は、その弦が作っている「向かい側の円周角」と等しくなるんだ。
生徒 生徒
あ!三角形が円の中に閉じ込められていて、その一つの角が接点にあるとき、外側の角と中の角がリンクしてる感じですね!
佐藤先生 佐藤先生
そうそう!覚え方は「弓矢のイメージ」がいいよ。接線と弦が作る角を「弓」の端っこだとしたら、その弦が飛ばす先の角(反対側の角)が同じ大きさになるんだ。

3. 接弦定理の証明:なぜ同じになるの?

生徒 生徒
でも、なんでそんな離れた場所の角が同じになるんですか?不思議すぎます!
佐藤先生 佐藤先生
納得するために、一番わかりやすい「直径」を使ったケースで証明してみよう。
【証明】
1. 円の接線は、接点を通る半径と垂直(90度)に交わる。
2. 三角形の一辺が円の直径のとき、その向かいの角(円周角)は必ず90度になる。
3. この2つの「90度」をベースに考えると、円周角の性質(同じ弧に対する円周角は等しい)を使って、どんな三角形でも角が等しくなることが説明できるんだ。

4. 結論:これだけ見れば明確に理解できる!

接弦定理を使いこなすためのポイントは3つだけです。

本日の重要ポイント

  1. 「外の角 = 中の反対の角」
    • 接線と三角形の辺(弦)が作る角は、その辺の向かい側にある三角形の角と同じ大きさ!
  2. 円周角の仲間だと考える!
    • 接弦定理は、円周角の性質がちょっと特殊な形(限界まで端っこにきた形)になったもの。
  3. 「逆」も成り立つ!
    • もし角度が同じなら、その直線は円にピッタリくっついている「接線」だと言える。
生徒 生徒
なるほど!「弓矢」で狙っている先の角を見つけるだけですね。これならテストでもすぐ見つけられそうです!

理解度チェック問題

問1. 円の接線と弦が作る角度が70度のとき、その弦に対する円周角(向かい側の角)は何度?

問2. 接弦定理が使えるのは、直線が円に対してどのような状態のとき?

数学の「形」が見えると、問題はもっと楽しくなる。

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