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平行線と角

2直線に1本の直線が交わるとき、できる角には対頂角・同位角・錯角という名前があります。平行線の性質と三角形・多角形の角の性質を使うと、いろいろな角の大きさが求められます。

この単元でできるようになること

  • 対頂角・同位角・錯角を見分けられる
  • 平行線の性質と、平行線になるための条件を説明できる
  • 三角形の内角・外角の性質を使って角を求められる
  • 多角形の内角の和・外角の和を求められる

前に習ったこと

始める前に、次の問題が解けるか確かめよう。

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

角の名前を覚える

2本の直線に1本の直線(横断線)が交わるとき、できる角には名前がついています。

平行な2直線に1本の直線が交わってできる8つの角 平行な2直線 ℓ・m に1本の直線が交わる。ℓ との交点のまわりに角 a(左上)・b(右上)・c(左下)・d(右下)、m との交点のまわりに角 e(左上)・f(右上)・g(左下)・h(右下)。 ℓ m a b c d e f g h
平行な2直線 ℓ・m に1本の直線が交わってできる8つの角

3つの角の位置関係

名前 位置 平行なとき
対頂角 交点をはさんで向かい合う いつでも等しい
同位角 同じ側の同じ位置 平行なら等しい
錯角 斜めに向かい合う内側 平行なら等しい

対頂角は「いつでも」等しい

平行かどうかに関係なく、2直線が交わればいつでも対頂角は等しくなります。

理由 一直線の角は \(180°\) なので

\[ \angle a + \angle b = 180°, \qquad \angle c + \angle b = 180° \]

両方から同じ \(\angle b\) を引くと \(\angle a = \angle c\) になります。

同位角・錯角は平行のときだけ

同位角と錯角が等しくなるのは、2直線が平行なときだけです。 平行でなければ等しくなりません。ここを混同しないよう注意してください。

平行線の性質と、その逆

平行線の性質

\(\ell \parallel m\) ならば

  • 同位角は等しい
  • 錯角は等しい

平行になる条件(逆)

次のどちらかが成り立てば、\(\ell \parallel m\) といえます。

  • 同位角が等しい
  • 錯角が等しい

「平行だから角が等しい」と「角が等しいから平行」は逆向きの使い方です。問題によってどちらを使うか変わります。

角度を求める問題

例題1

\(\ell \parallel m\) のとき、\(\angle x\) を求めなさい。

\(\ell\) 上の同位角が \(65°\)、\(\angle x\) はその錯角の位置にあるとします。

解答

\(\ell \parallel m\) なので、錯角は等しくなります。

\[ \angle x = 65° \]

例題2(補助線を引く)

\(\ell \parallel m\) で、間に折れ線があるとき、\(\angle x\) を求めなさい。 上の角が \(40°\)、下の角が \(30°\) とします。

解答

折れ点を通り、\(\ell\) に平行な直線を引きます。

この補助線によって \(\angle x\) が2つに分かれます。

  • 上側の角: \(\ell\) との錯角で \(40°\)
  • 下側の角: \(m\) との錯角で \(30°\)
\[ \angle x = 40° + 30° = 70° \]

折れ線が出たら平行な補助線

平行線の間に折れ線があったら、折れ点を通る平行線を引くのが定石です。 錯角が2つ作れて、角を分けて求められます。

三角形の内角と外角

三角形の角の性質

\[ \boxed{\text{内角の和} = 180°} \]
\[ \boxed{\text{外角} = \text{となり合わない2つの内角の和}} \]

内角の和が \(180°\) になる理由

頂点 A を通り、辺 BC に平行な直線を引きます。

すると錯角によって、\(\angle B\) と \(\angle C\) が頂点 A のところに移動してきます。 \(\angle A\) と合わせると一直線になるので、

\[ \angle A + \angle B + \angle C = 180° \]

証明は「平行線を引く」から始まる

内角の和の証明は、補助線として平行線を引くことがカギです。 平行線の錯角を使って、角を1か所に集めています。

外角の性質

\[ \angle ACD = \angle A + \angle B \]

理由 \(\angle ACB + \angle ACD = 180°\) かつ \(\angle A + \angle B + \angle ACB = 180°\) なので、 両方から \(\angle ACB\) を引いて \(\angle ACD = \angle A + \angle B\)。

多角形の角

多角形の内角・外角

\(n\) 角形について

\[ \boxed{\text{内角の和} = 180° \times (n - 2)} \]
\[ \boxed{\text{外角の和} = 360°} \]

外角の和は、何角形でも必ず \(360°\) です。

内角の和の理由

\(n\) 角形は、1つの頂点から対角線を引くと \((n-2)\) 個の三角形に分けられます。 三角形1つが \(180°\) なので、\(180° \times (n-2)\) です。

図形 \(n\) 内角の和
三角形 \(3\) \(180°\)
四角形 \(4\) \(360°\)
五角形 \(5\) \(540°\)
六角形 \(6\) \(720°\)

正多角形の1つの角

正 \(n\) 角形は全部の角が等しいので

\[ \text{1つの内角} = \frac{180° \times (n-2)}{n}, \qquad \text{1つの外角} = \frac{360°}{n} \]

外角から求めるほうが速い

正多角形の内角を求めるとき、先に外角を求めると計算が楽です。

正十二角形なら、外角は \(360° \div 12 = 30°\)、内角は \(180° - 30° = 150°\)。

自分でやってみる

解いたら「答えを確認」で確かめよう。

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まとめ

  • 対頂角はいつでも等しい。同位角・錯角は平行なときだけ
  • 平行線の間の折れ線 → 折れ点を通る平行な補助線
  • 三角形の内角の和 \(180°\)、外角 = となり合わない2内角の和
  • \(n\) 角形の内角の和 \(= 180°(n-2)\)、外角の和はいつでも \(360°\)
  • 正多角形は外角から求めると速い

次は 合同と証明 で、図形の性質を証明する方法を学びます。


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