月刊「理系への数学」幾何大王からの挑戦状
角度の問題 #18 解答例
→問題

答え ∠BDA=12°

証明

∠CAB=126°.
ACを一辺とする正三角形AECを,ACから見てDと逆側に作ると, ∠EAB=∠CAB-60°=66°.
半直線AB上に ∠AFE=66°となる点Fをとると, EA=EF, ∠FEA=48°.
EC=EA=EFより, Eは △AFCの外心であり, ∠AFC=∠AEC/2=30°.
直線DCと直線FEの交点をGとすると, ∠GCE=180°-∠ACD-∠ECA=72°, ∠CEG=180°-∠FEA-∠AEC=72°=∠GCEより, GC=GE, ∠FGC=∠EGC=36°.
∠ABC=36°=∠FGCより,四角形BFGCは円に内接し, ∠BGC=∠BFC=30°.
AC=AE, GC=GEより, AGは ∠EGCの二等分線であり, ∠AGC=18°, ∠BGA=∠BGC-∠AGC=12°.
∠AGD=18°=∠ABDより,四角形ABGDは円に内接し, ∠BDA=∠BGA=12°.