中学3年生12月の数学|円周角・三平方の定理のつまずき対策と無料プリント

中学3年生12月の数学。円周角・三平方の定理のつまずき対策と無料プリント、冬休みの復習にも。

「円周角は中心角の半分と覚えたのに、図が複雑になるとわからない」「三平方の定理で、たすのかひくのか迷う」。中学3年生の冬の図形学習では、公式を使う前に、弧・角・直角・斜辺を正しく見つけることが大切です。

この記事では、中学3年生・12月の数学の家庭学習に向けて、円周角の定理とその逆、円を使った証明、三平方の定理の基本を整理します。実物画像で選べる無料プリント4選、つまずき別の教え方、4週間・冬休みの学習例、解説付き確認問題8問をまとめました。

中3・12月の数学は何を復習する?

最初に学校のノート・ワーク・テストの間違いを見て、習った範囲を確認します。図形は「公式を忘れた」のか「図のどこに公式を使うかわからない」のかで、戻る場所が変わります。答えを出すだけでなく、使った性質を一言で説明できることを目標にしましょう。

内容できるようにしたいこと確認のポイント
円周角の定理同じ弧に対する中心角と円周角を見つける角の頂点が中心か、円周上かを区別する
弧と円周角同じ円で等しい弧に対する角を見つける線分の弦と、曲線の弧を混同しない
定理の逆・証明4点が同じ円周上にある条件を説明し、合同・相似につなぐ与えられた条件と、これから示す結論を分ける
三平方の定理直角三角形の辺の長さを求める直角の向かいの斜辺を特定して式を立てる
冬休みの復習相似・平方根・2次方程式・関数の弱点を戻って直す未習の難問より、既習の基本の取りこぼしを減らす

相似の対応順や比に不安がある場合は、先に中3・11月の数学|相似・線分比・面積比・体積比で確認してください。

円周角の定理は「どの弧に対する角か」から考える

中心角と円周角は、頂点の位置が違う

円の中心をOとします。中心角はOを頂点とする角、円周角は円周上の点を頂点とする角です。円周角∠APBが見込む弧は、Pを含まないほうの弧ABです。AとBを結ぶ弧は2つあるため、両端だけでなく、どちらの弧かを確認します。

基本の関係
  • 1つの弧に対する円周角は、その弧に対する中心角の半分。
  • 1つの弧に対する円周角は、どれも等しい。
  • 直径に対する円周角は90°。

同じ弧に対する中心角が110°なら、円周角は110÷2=55°。円周角が35°なら、その弧に対する中心角は35×2=70°です。

図の中にある中心角を何でも半分にしてよいわけではありません。例えば、円周角が見込む大きいほうの弧に対する中心角が240°なら、円周角は120°です。図に小さいほうの中心角120°が書かれていれば、360−120=240と考えてから半分にします。

直径が出たら、円周上の頂点に90°を入れる

ABが直径で、PがA・B以外の円周上にあるなら、∠APB=90°です。ABが直径だと示されていることが条件です。線分が中心を通っていそうに見える、水平に描かれている、といった見た目だけでは判断しません。

保護者の方は「90°になるのはどの角?」「その理由になる直径はどこ?」と確認すると、公式と図が結びついているかがわかります。

同じ円では、等しい弧に対する円周角も等しい

同じ円で弧ABと弧CDの長さが等しければ、それぞれの弧に対する円周角は等しくなります。また、同じ円では円周角の大きさの比と、対応する弧の長さの比が一致します。円周角が20°と50°なら、見込む弧の長さの比は2:5です。

弧の長さの比を、そのまま弦の長さの比にしてはいけません。弧は円周の一部分、弦は円周上の2点を結ぶ線分です。半径が異なる円どうしでも、角の比だけで弧の長さの比を決めることはできません。

円周角の定理の逆は「同じ円周上」を示すときに使う

円周角の定理では、4点が同じ円周上にあることを利用して角の等しさを導きます。逆では、角の等しさを利用して4点が同じ円周上にあると判断します。

円周角の定理の逆

異なる4点A、B、P、Qについて、PとQが直線ABの同じ側にあり、∠APB=∠AQBなら、4点A、B、P、Qは同じ円周上にあります。

確認するのは、同じ線分ABを見込む角か/PとQが直線ABの同じ側か/角が等しいかの3点です。「図のどこかの角が2つ等しい」だけでは不十分です。円を描いていない問題で、最初から円周角の定理を使うと、まだ示していない結論を前提にしてしまいます。

円に内接する四角形の向かい合う角の和は180°

円周上にA、B、C、Dがこの順に並ぶ四角形ABCDでは、∠DAB+∠BCD=180°です。2つの円周角が見込む弧を合わせると円周全体になり、それに対応する中心角の合計360°の半分になるからです。∠DAB=108°なら、向かい合う∠BCD=72°です。

足すのは隣り合う角ではなく向かい合う角です。また、円に内接している条件が必要です。角の位置を指で確認してから180°から引きましょう。

円周角を使う証明は「等しい角の理由」を書く

円の証明では、同じ弧に対する円周角や対頂角から角の等しさを見つけ、合同条件・相似条件へつなげます。等しい角が2組そろえば三角形の相似は示せますが、それだけで合同とはいえません。

  1. 証明する2つの三角形と、対応する頂点を確認する。
  2. 問題文の仮定を図に書き込む。
  3. 等しい角を見つけ、「弧BCに対する円周角」など根拠を添える。
  4. 使う合同条件・相似条件を述べ、対応順をそろえて結論を書く。
証明例:円の中で対角線が交わるとき

円周上にA、B、C、Dがこの順に並び、線分ACとBDの交点をEとします。△ABE∽△DCEを証明しましょう。紙に円と四角形、2本の対角線を描いて確かめてください。

△ABEと△DCEにおいて、
∠AEB=∠DEC ……①(対頂角は等しい)
∠BAE=∠CDE ……②(同じ弧BCに対する円周角は等しい)
①、②より、2組の角がそれぞれ等しいので、
△ABE∽△DCE。

対応はA↔D、B↔C、E↔Eです。EがAC上にあるので∠BAEは∠BACと同じ角、EがBD上にあるので∠CDEは∠CDBと同じ角を表します。

理由を「円周角だから」だけで終わらせず、どの弧に対する円周角かまで書くと取り違えを防げます。対頂角は、どちらも交点Eを頂点とする角になっているか確認してください。

三平方の定理は「直角と斜辺」を決めてから式にする

三平方の定理は、直角三角形の3辺の長さの関係です。直角をはさむ2辺をa、b、斜辺をcとすると、a²+b²=c²となります。斜辺は直角の向かいにある辺で、3辺の中で最も長い辺です。教材によって斜辺をaとする場合もあるため、文字の名前より辺の位置を確認しましょう。

求める辺例式と答え
斜辺直角をはさむ辺が6cmと8cmc²=6²+8²=100。長さなのでc=10cm
斜辺以外斜辺が13cm、他の1辺が5cmx²+5²=13²、x²=144。x=12cm
平方根になる辺直角をはさむ辺が3cmと6cmc²=9+36=45。c=√45=3√5cm

「求めたい辺をxにしたら、いつもx²=ほかの2辺の2乗の和」と覚えると誤ります。先に斜辺の2乗=ほかの2辺の2乗の和と書き、必要に応じて移項します。x²=144から方程式の解は±12ですが、辺の長さは正なので12を選びます。

三平方の定理の逆:一番長い辺を確認する

三角形の最も長い辺がcで、a²+b²=c²なら、その三角形はcを斜辺とする直角三角形です。辺の長さが5、12、13なら25+144=169なので直角三角形。4、5、6では16+25≠36なので直角三角形ではありません。

直角の印や、垂直・直径に対する円周角などの根拠がない三角形に、いきなり三平方の定理を使わないことが大切です。辺の長さから直角かを判断するときは「三平方の定理の逆」を使います。

長方形・円・空間図形でも、まず直角三角形を取り出す

縦6cm、横8cmの長方形の対角線は、長方形を2つの直角三角形に分けて考えると10cmです。円では「直径に対する円周角は90°」を根拠に、三平方へつなげられる場合があります。

正方形の対角線は1辺の√2倍、30°・60°・90°の直角三角形の辺の比は、短い辺:長い辺:斜辺=1:√3:2です。これらや空間図形の計量は、学校で習ってから取り組みましょう。12月はまず、直角三角形1つの式を自分で立てられることを優先します。

実物画像で選ぶ中3・12月の無料数学プリント4選

下の画像は、実際の問題PDFから作成しています。画像をクリックするとその問題PDFが開きます。説明文と「プリント・解答一覧へ」ボタンからは教材ページへ進めます。4枚すべてを一度に解く必要はありません。

つまずき別の勉強法と家庭での声かけ

よくあるつまずき見直すところ声かけ・練習方法
中心角と円周角が逆になる角の頂点の位置「中心にある頂点はどれ?」と聞き、中心角に丸、円周角に別の印を付ける
見つけた角を全部半分にする同じ弧に対応しているか角の両辺を円周までたどり、見込む弧をなぞる
等しい角が見つからない線が重なった図の読み取り必要な三角形を1つずつ別の紙に描き、頂点の名前を写す
円がないのに円周角を使う定理と逆の方向「同じ円周上は、わかっていること?これから示すこと?」と確認する
証明の対応順が合わない等しい角の頂点A↔Dのように対応を先に書き、三角形の名前をそろえる
三平方でたし算・ひき算を誤る斜辺の位置直角の向かいの辺に印を付け、斜辺の2乗を片側に置く
平方根の答えが合わない2乗と平方根の計算√72=√(36×2)=6√2のように、平方数を取り出す練習へ戻る

答えが違うときは、正しい式をすぐ教える前に「どこまでわかった?」と聞いてみてください。図への印が正しければ計算の練習、印が付けられなければ性質の確認、というように練習を絞れます。正解した問題も理由を一言説明してもらうと、偶然の正解を見分けやすくなります。

中3・12月の4週間と冬休みの家庭学習例

1回15〜20分程度を目安に、短い確認と解き直しを組み合わせます。受験勉強や学校の課題がある場合は、それらの間違いをこの記事の単元別復習に戻して使ってください。

時期主な内容進め方
第1週円周角の基本カード1で中心角・同じ弧・直径を区別。翌日は図の向きを変えて理由を説明する
第2週弧と円周角・定理の逆カード2・3を分けて実施。同じ線分を見込む角を確認し、図の見た目に頼らず判断する
第3週円の証明・三平方の基本本文の証明例を白紙に再現。三平方が既習ならカード4を2〜3問ずつ解く
第4週冬休みの復習・確認確認問題8問から既習のものを選ぶ。間違いを単元別に分け、数日後に解き直す

三平方が未習なら、第3週のカード4と確認問題6〜8は後回しにして、相似の証明や比の問題に置き換えます。円周角が未習なら、学校で終えた相似・関数・計算を優先してください。すでに三平方の応用まで習っている場合は、基本を確認してから学校の平面図形・空間図形の課題へ進みましょう。

冬休みは「図形だけ」に偏らない

例えば、5分で平方根・因数分解の計算、10分で円や三平方の問題、5分で間違いの説明、という組み合わせにします。関数や2次方程式に弱点があれば別の日に取り入れます。新しいプリントを増やすより、一度間違えた問題を、根拠を書いて解けるかを確かめる時間を取りましょう。

中3・12月の数学|確認問題8問

問題1〜5は円、問題6〜8は三平方の定理です。学校で習った範囲から取り組んでください。問題1〜3では、条件に合う簡単な図を自分で描くと整理しやすくなります。

  1. ある弧に対する中心角は124°です。同じ弧に対する円周角を求めなさい。
  2. ABは円の直径、PはA・B以外の円周上の点です。∠PAB=28°のとき、∠APBと∠PBAを求めなさい。
  3. 円周上にA、B、C、Dがこの順に並んでいます。∠DAB=107°のとき、∠BCDを求めなさい。
  4. 異なる4点A、B、P、Qがあり、PとQは直線ABの同じ側にあります。∠APB=∠AQB=48°です。4点が同じ円周上にあるといえますか。使う定理も答えなさい。
  5. 円周上にA、B、C、Dがこの順に並び、ACとBDの交点をEとします。△ABE∽△DCEを、等しい角2組と理由を書いて証明しなさい。
  6. 直角をはさむ2辺の長さが9cm、12cmの直角三角形です。斜辺の長さを求めなさい。
  7. 斜辺が10cm、ほかの1辺が6cmの直角三角形です。残りの辺の長さを求めなさい。
  8. ABを直径とする円があり、AB=10cmです。PはA・B以外の円周上の点で、AP=4cmです。BPの長さを求めなさい。

解答・解説

  1. 62°。同じ弧に対する円周角は中心角の半分なので、124÷2=62です。
  2. ∠APB=90°、∠PBA=62°。ABが直径なので∠APB=90°。三角形の内角の和より、180−90−28=62です。
  3. 73°。円に内接する四角形の向かい合う角の和は180°なので、180−107=73です。
  4. いえる。円周角の定理の逆。PとQが直線ABの同じ側にあり、同じ線分ABを見込む角∠APBと∠AQBが等しいためです。
  5. △ABEと△DCEにおいて、∠AEB=∠DEC(対頂角)、∠BAE=∠CDE(同じ弧BCに対する円周角)。2組の角がそれぞれ等しいので、△ABE∽△DCEです。ほかの正しい角の組を使った証明でも構いません。
  6. 15cm。斜辺をx cmとすると、x²=9²+12²=225。x>0なので、x=15です。
  7. 8cm。残りの辺をx cmとすると、6²+x²=10²。x²=100−36=64。x>0なので、x=8です。
  8. 2√21cm。直径に対する円周角なので∠APB=90°。斜辺はABです。BPをx cmとすると、4²+x²=10²。x²=84、x>0よりx=√84=2√21です。

1〜3で間違えたら、角が見込む弧や直径の位置を確認します。4〜5は条件と根拠、6〜8は直角と斜辺、平方根の計算を見直しましょう。8が解けなかった場合も、「円から直角を見つけるところ」と「三平方の計算」を分けて練習すると取り組みやすくなります。

よくある質問

12月に三平方の定理をまだ習っていなくても大丈夫?
教科書や学校によって進度は異なります。この記事は全国共通の到達時期を示すものではありません。未習なら円・相似など学校で習った範囲を復習し、三平方のカードや問題は授業後に使ってください。

円周角の問題は、図を測って答えてよい?
図は正確な角度や長さで描かれているとは限りません。問題文の数値・等しい弧・直径などの条件を使い、定理から求めます。作図や実測を指示された問題は、その指示に従ってください。

入試の図形問題にもつながりますか?
弧と角を対応させる、直角三角形を取り出す、証明に根拠を書くといった基本は、複数の単元を組み合わせる問題の土台になります。基本を確かめた後は、志望校の出題形式や学校の指導に合わせて演習を進めてください。

学習時期の参考資料:東京書籍・令和7年度用「新編 新しい数学」3年 年間指導計画(令和7年1月29日版)。実際の進度・学習範囲は学校の案内をご確認ください。教材は、すたぺんドリルの各掲載ページと実物の問題・解答PDFを確認して選んでいます。

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