月刊「理系への数学」幾何大王からの挑戦状
角度の問題 #11 解答例
→問題

答え ∠CAE=30°

証明

∠ABC=∠BCA=72°, ∠EBC=48°, ∠BCE=18°.
直線BEと線分ACとの交点をFとすると, ∠ECF=54°, ∠CFE=60°.
△FBCの,∠Bの内側にある傍心をGとすると, ∠FBG=∠GBC=24°, ∠GFC=60°, ∠FCG=54°.
∠CFE=∠GFC, ∠ECF=∠FCGより, △ECF≡△GCFで,2点E,Gは直線CFに対し互いに対称の位置にある.
∴ AE=AG.
また, ∠BFA=∠GFB(=120°), ∠ABF=∠FBG(=24°)より, △ABF≡△GBFで,2点A,Gは直線BFに対し互いに対称の位置にある.
∴ AE=EG.
よって, △AEGは正三角形となり, ∠CAE=∠GAE/2=30°.