座標計算 入門
土地家屋調査士の記述式(土地)で使う計算の、いちばん最初の部分です。高校の数学Ⅰ(三角比・三平方の定理)を少し覚えていれば読めるように(三角比は 1-4 で見直します)、図をたくさん使って書きました。電卓は Canon F-789SG を使います(電卓の使い方)。
もくじ ↑準備電卓の使い方
もくじ ↑第1章 測量の座標と方向角この章では電卓を使いません
1-1 X が北、Y が東
数学の授業では、横が x、縦が y でした。測量では反対で、縦(北)が X、横(東)が Y です。
角度の測り方もちがいます。数学では x 軸から左回りでしたが、測量では北から右回り(時計回り)に測ります。方位磁石や地図と同じ感覚です。
1-2 方向角
方向角は、「北から右回りに何度か」で表した向きです。0° から 360° まで使います。
| 方向角 | 0° | 90° | 180° | 270° |
|---|---|---|---|---|
| 方角 | 北 | 東 | 南 | 西 |
たとえば A から B を見たときの方向角 θ(シータ) は、下の図のように、北の向きから右回りに B の向きまで回った角です。
1-3 観測角(水平角)
現場では、器械を立てた点(器械点)から、向きの分かっている点(後視点)をまず見て、その向きを 0° にします。そこから右回りに、測りたい点まで回した角が観測角です(水平角ともいいます)。
北から後視点までの角(後視点への方向角)と、後視点から P までの角(観測角)をつなげると、北から P までの角、つまり P への方向角になります。
緑の弧(60°)と青の弧(250°)をつなげて、60° + 250° = 310°。北西寄りの向きです。
300° + 120° = 420°。図を見ると、青の弧が北(0°)を通り越してもう一周目に入っています。1 周は 360° なので、420° − 360° = 60°。北東寄りの向きです。
1-4 三角比(sin・cos・tan)
このあと sin・cos・tan を使います。数学Ⅰの三角比を、教科書と同じ半径 1 の円で見直しておきます。
中心 O、半径 1 の円をかきます。横の軸(x 軸)から左回りに θ だけ回った所の、円の上の点を U とします。
斜め(OU)の長さが 1 なので、sin θ は「斜め 1 のときの縦」、cos θ は「斜め 1 のときの横」です。値は電卓の sin cos tan で出るので、覚える数はありません。
斜めが 1 ではなく L なら、三角形は形が同じまま L 倍になるので、縦も横も L 倍です。
直角三角形の言葉で言うと、θ と向かい合う辺(向かいの辺、図の縦)が sin、θ のとなりの辺(となりの辺、図の横)が cos、斜めの辺が斜辺です。
測量では、角を横の軸からではなく、北から右回りに測ります(1-2)。そのため θ のとなりの辺が北向き、向かいの辺が東向きになり、縦と横の役が入れ替わります。「となりが cos、向かいが sin」は同じです。
1-5 正弦定理(直角でない三角形)
直角三角形でない三角形の辺の長さは、数学Ⅰの正弦定理で出します。なぜそうなるかは数学Ⅰの教科書にあります。ここでは使い方だけ覚えます。
三角形の辺には、それぞれ向かいの角(その辺の両端ではない、残りの頂点の角)があります。図では、同じ色の辺と角が向かい合っています。
だから、1 つの辺とその向かいの角が分かっていれば、ほかの辺は次の形で出せます。
知りたい AC の向かいの角は B(45°)。分かっている BC の向かいの角は A(60°)。
AC = 10 × sin 45° ÷ sin 60° = 10 × 0.707… ÷ 0.866… = 8.16…
三角形の角は 3 つ足すと 180° なので、2 つ分かれば残りも出ます。三角形がどんな形・どんな向きでも、この決まりは同じです。応用編の隅切りや三角形のパターンで使います。
練習 1
- 方向角 90° はどの方角? 180° は? 270° は?
- 方向角 225° の向きは、北東・南東・南西・北西のどれ?
- 後視点への方向角が 135°、観測角が 300° のとき、測った点への方向角は?
答えと解説
考え方 方向角は北が 0° で、右回りに 1 周 360°。4 分の 1 周(90°)ずつ回ると、東 → 南 → 西 です。図2 で確かめましょう。
答え 90° は東、180° は南、270° は西。
考え方 225° は 180°(南)と 270°(西)のあいだ。225 − 180 = 45、270 − 225 = 45 なので、ちょうどまん中です。
答え 南西
考え方
- 後視点への方向角と観測角を足す:135° + 300° = 435°
- 360° を超えたか見る:435° は超えている(図で、青の弧が北を通り越している)
- 360° を引く:435° − 360° = 75°
答え 75°(北東寄り。東に近い向き)
もくじ ↑第2章 2 点から「距離」と「向き」を出す
2-1 ΔX と ΔY(どれだけ動いたか)
A(100.00, 100.00)から B(112.00, 109.00)へ行くと、X は 100 → 112 で 12 増え、Y は 100 → 109 で 9 増えます。この「増えた分」を ΔX(デルタエックス)、ΔY(デルタワイ) と書きます(Δ は「デルタ」と読み、「差」の意味です)。
ΔY = B の Y − A の Y = 109 − 100 = 9
引き算はいつも「行き先 − 出発点」です。図にすると、A から北へ 12、東へ 9 進むと B に着く、ということです。
2-2 距離は三平方の定理
図の破線と赤い線は、直角三角形になっています。赤い線(斜辺)が A と B の距離です。
2-3 向きは tan から
同じ三角形を、角 θ から見ます。θ は北から測るので、θ のとなりの辺は北向きの ΔX、向かいの辺は東向きの ΔY です(1-4 の図と同じ形)。
1-4 のとおり、tan θ = 向かいの辺 ÷ となりの辺 = 東へ ÷ 北へ なので、
さて、tan θ = 0.75 になる θ は何度でしょう。
2-4 tan⁻¹(タンジェント・インバース)─ tan を逆にたどる
数学Ⅰでは「角度から tan の値を出す」ことをしました(tan 45° = 1 など)。ここでは逆に、tan の値から角度を出したいのです。この逆向きの計算を tan⁻¹(タンジェント・インバース) と書きます(アークタンジェントとも呼びます)。
| 向き | やること | 例 |
|---|---|---|
| tan | 角度 → 値 | tan 36.87° = 0.75 |
| tan⁻¹ | 値 → 角度 | tan⁻¹ 0.75 = 36.87° |
電卓では Shift tan で tan⁻¹ になります。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| Shift tan 0.75 | tan⁻¹(0.75 | 式を確かめる |
| = | 36.86989765 | 度(小数で出る) |
| °′″ | 36°52′11.6″ | 度分秒に直す |
36.86989765° の端数 0.86989765° を分に直すと × 60 で 52.1938…′、その端数 0.1938…′ を秒に直すと × 60 で 11.6″。
だから 36.86989765° = 36°52′11.6″。電卓の °′″ キーがこの直しをしてくれます。
2-5 tan⁻¹ の落とし穴:向きが南や西のとき
A から見て、北東・南東・南西・北西の 4 つの点を考えます。
たとえば C(88.00, 91.00)は A の南西にあり、ΔX = −12、ΔY = −9 です。ΔY ÷ ΔX = (−9) ÷ (−12) = 0.75 で、B のときと同じ 0.75 になってしまいます。tan⁻¹ も同じ 36°52′11.6″ を返します。でも本当の向きは南西で、方向角は 216°52′11.6″ です。
tan⁻¹ は −90°〜90°(北寄りの半分)の答えしか返さないので、南寄りの向きのときは自分で直す必要があります。
| 点 | ΔX | ΔY | 向き | 方向角の出し方 |
|---|---|---|---|---|
| B | + | + | 北東 | tan⁻¹ の答えのまま |
| D | − | + | 南東 | tan⁻¹ の答え + 180° |
| C | − | − | 南西 | tan⁻¹ の答え + 180° |
| E | + | − | 北西 | tan⁻¹ の答え + 360° |
こんな表を毎回思い出すのは大変です。そこで電卓の出番です。
2-6 電卓なら Abs と Arg で一発
点を i 付きの 1 つの数で入れておくと、B − A と打つだけで「ΔX + ΔYi」が一度に出ます(X どうし、Y どうしが別々に引き算されます)。
これは「A から B へ行く矢印」を 1 つの数で表したものです。この矢印に、次の 2 つのキーを使います。
| キー | 出るもの |
|---|---|
| Abs | 矢印の長さ = 距離(三平方を自動でやってくれる) |
| Apps 3Apps 1(Arg(アーギュメント)) | 矢印の向き = 方向角(南や西の直しも自動) |
距離 = Abs(B − A)
方向角 = Arg(B − A) (マイナスで出たら + 360°)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 100 + 100 ENGi Shift RCLSTO A | 100+100i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 112 + 109 ENGi Shift RCLSTO B | 112+109i→B | B の座標を、メモリ B にしまう |
| Abs RCL BAlpha B − RCL AAlpha A ) | Abs(B−A) | B − A の長さ。式を確かめる |
| = | 15 | 距離 |
| Apps 3Apps 1 RCL BAlpha B − RCL AAlpha A ) | Arg(B−A) | B − A の向き。式を確かめる |
| = | 36.86989765 | 方向角(度) |
| °′″ | 36°52′11.6″ | 度分秒に直す |
手計算と同じ答えです。
C − A です(行き先が C だから)。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 88 + 91 ENGi Shift RCLSTO C | 88+91i→C | C の座標を、メモリ C にしまう |
| Abs RCL CAlpha C − RCL AAlpha A ) | Abs(C−A) | C − A の長さ。式を確かめる |
| = | 15 | 距離 |
| Apps 3Apps 1 RCL CAlpha C − RCL AAlpha A ) | Arg(C−A) | C − A の向き。式を確かめる |
| = | −143.1301024 | マイナスで出た |
| + 360 | Ans+360 | さっきの答え(Ans)に 360 を足す式 |
| = | 216.8698976 | |
| °′″ | 216°52′11.6″ | 方向角 |
Arg は、北から左回りの向きをマイナスで返します。−143.13° は「北から左回りに 143.13°」という意味です。右回りに直すには 360° を足します。
B − A、A から C を見るなら C − A。逆に A − B と打つと、B から A を見た向きになり、180° ずれます。合わないときに見る順番:① 方向角が見当(北東・南東…)の範囲か → ② 引き算の順 → ③ マイナスなら +360°
練習 2
- A(50.00, 50.00)から B(58.00, 56.00)への距離と方向角。
- A(50.00, 50.00)から D(45.00, 62.00)への距離と方向角。
- P(200.00, 300.00)から Q(191.50, 288.40)への距離と方向角(P はメモリ 0、Q はメモリ 9 にしまう)。
答えと解説
- 向きの見当:ΔX = +8.00、ΔY = +6.00 → 北東(方向角は 0°〜90° のはず)
- 距離の公式 Abs(B − A)、方向角の公式 Arg(B − A)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 50 + 50 ENGi Shift RCLSTO A | 50+50i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 58 + 56 ENGi Shift RCLSTO B | 58+56i→B | B の座標を、メモリ B にしまう |
| Abs RCL BAlpha B − RCL AAlpha A ) | Abs(B−A) | B − A の長さ。式を確かめる |
| = | 10 | 距離 |
| Apps 3Apps 1 RCL BAlpha B − RCL AAlpha A ) | Arg(B−A) | B − A の向き。式を確かめる |
| = | 36.86989765 | 方向角(度) |
| °′″ | 36°52′11.6″ | 度分秒に直す |
答え 距離 10.00、方向角 36°52′11.6″(北東)
検算 方向角が見当(0°〜90°)に入っているか。
- 向きの見当:ΔX = −5.00、ΔY = +12.00 → 南東(方向角は 90°〜180° のはず)
- 距離の公式 Abs(D − A)、方向角の公式 Arg(D − A)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 50 + 50 ENGi Shift RCLSTO A | 50+50i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 45 + 62 ENGi Shift RCLSTO D | 45+62i→D | D の座標を、メモリ D にしまう |
| Abs RCL DAlpha D − RCL AAlpha A ) | Abs(D−A) | D − A の長さ。式を確かめる |
| = | 13 | 距離 |
| Apps 3Apps 1 RCL DAlpha D − RCL AAlpha A ) | Arg(D−A) | D − A の向き。式を確かめる |
| = | 112.6198649 | 方向角(度) |
| °′″ | 112°37′11.5″ | 度分秒に直す |
答え 距離 13.00、方向角 112°37′11.5″(南東)
検算 方向角が見当(90°〜180°)に入っているか。
- 向きの見当:ΔX = −8.50、ΔY = −11.60 → 南西(方向角は 180°〜270° のはず)
- 距離の公式 Abs(Q − P)、方向角の公式 Arg(Q − P)(マイナスなら + 360°)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 200 + 300 ENGi Shift RCLSTO 0 | 200+300i→0 | P の座標を、メモリ 0 にしまう |
| 191.5 + 288.4 ENGi Shift RCLSTO 9 | 191.5+288.4i→9 | Q の座標を、メモリ 9 にしまう |
| Abs RCL 9 − RCL 0 ) | Abs(9−0) | Q − P の長さ。式を確かめる |
| = | 14.3808901 | 距離 |
| Apps 3Apps 1 RCL 9 − RCL 0 ) | Arg(9−0) | Q − P の向き。式を確かめる |
| = | −126.2324188 | マイナスで出た |
| + 360 | Ans+360 | 360 を足す式 |
| = | 233.7675812 | |
| °′″ | 233°46′3.3″ | 度分秒に直す |
答え 距離 14.38、方向角 233°46′3.3″(南西)
検算 方向角が見当(180°〜270°)に入っているか。
もくじ ↑第3章 「向き」と「距離」で点を動かす(放射)
3-1 まず手で計算する
第2章の逆です。A から、方向角 θ の向きに距離 L だけ進んだ点 P を出します。第2章と同じ直角三角形で、今度は斜辺 L と角 θ が分かっていて、ΔX と ΔY を出したいのです。
1-4 のとおり、斜辺が L なら、となりの辺(北へ)= L × cos θ、向かいの辺(東へ)= L × sin θ なので、
ΔX = 20 × cos 30° = 20 × 0.8660… = 17.3205…
ΔY = 20 × sin 30° = 20 × 0.5 = 10
P =(100 + 17.3205…, 100 + 10)=(117.32, 110.00)
3-2 電卓では ∠ を使う
電卓の ∠(かく)(F-789SG では ∫Shift ∠ のキー。複素数モードでは押すだけで ∠ が出る)は、「距離 ∠ 向き」と書くと、L cos θ と L sin θ を一度に作ってくれるキーです。つまり「その向きにその距離だけ進む矢印」を 1 つの数で作ります。それを A に足せば P です。
P = A + L∠θ
(この例では P = A + 20∠30)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| (A の座標 100 + 100i は、メモリ A にしまってある) | ||
| RCL AAlpha A + 20 ∫Shift ∠ 30 | A+20∠30 | A から 30° の向きに 20 進む。式を確かめる |
| = | 117.3205081+110i | P の座標 |
画面の答えは 117.3205081 + 110i。i の付いていない方が X、付いている方が Y なので、P =(117.32, 110.00)です。
合わないときに見る順番:① 画面の上の D(度)の表示 → ② 距離 Abs(P − A) が 20 か
3-3 放射:観測の表から点を出す
試験では、次のような表で出てきます。第1章の「方向角 = 後視点への方向角 + 観測角」と、第2章の Arg、3-2 の ∠ を組み合わせます。
P = 器械点 + 距離∠( Arg(後視点 − 器械点) + 観測角 )
| 点 | X | Y |
|---|---|---|
| T1 | 85.37 | 113.90 |
| T2 | 84.28 | 147.98 |
| 器械点 | 後視点 | 観測点 | 観測角 | 距離 |
|---|---|---|---|---|
| T1 | T2 | P | 253°48′28″ | 16.81 |
表は「T1 に器械を立て、T2 を 0° にして、右回りに 253°48′28″ 回したところに、16.81 m 先の P があった」と読みます。
考え方
- T1 から T2 への方向角を出す:Arg(T2 − T1) = 91°49′55″(図の緑の弧)
- 観測角を足して P への方向角:① + 253°48′28″(図の青の弧)
- T1 から、その向きに 16.81 m 進む:P = T1 + 16.81∠②
電卓(T1 の座標はメモリ X に、T2 の座標はメモリ Y にしまいます)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 85.37 + 113.9 ENGi Shift RCLSTO X | 85.37+113.9i→X | T1 の座標を、メモリ X にしまう |
| 84.28 + 147.98 ENGi Shift RCLSTO Y | 84.28+147.98i→Y | T2 の座標を、メモリ Y にしまう |
| Apps 3Apps 1 RCL YAlpha Y − RCL XAlpha X ) | Arg(Y−X) | T2 − T1 の向き。式を確かめる |
| = | 91.83189899 | ① |
| RCL XAlpha X + 16.81 ∫Shift ∠ ( Ans + 253 °′″ 48 °′″ 28 °′″ ) | X+16.81∠(Ans+253°48′28″) | T1 + 16.81∠(① + 観測角)。式を確かめる。かっこを忘れていないか |
| = | 101.654774+109.730799i | P の座標 |
答え P(101.65, 109.73)
- Ans は「さっきの答え」(①の方向角)。そこに観測角をそのまま足して ∠ に入れます。91°49′55″ + 253°48′28″ = 345°38′23″ を書き出したり、360° を超えたときに引いたりしなくても、電卓が正しく扱います。
- ∫Shift ∠ の後ろの ( を忘れないこと。忘れると「16.81∠Ans(アンサー)」に 253°… を足す、という別の計算になります。
Arg(T1 − T2)、③は T2 + 距離∠(Ans + 観測角) になります。いつも「行き先(後視点)− 出発点(器械点)」です(練習 3 の 3)。合わないときに見る順番:① Arg の答え(①)が、この本の表と同じか(引き算の順) → ② Abs(P − 器械点) が距離に戻るか(かっこ・器械点) → ③ 戻るのに座標がずれるなら、観測角の °′″
練習 3
- A(50.00, 50.00)から方向角 135° に 10.00 m 進んだ点。
- T1(120.00, 80.00)、T2(135.00, 100.00)。器械点 T1・後視点 T2、観測角 120°30′00″、距離 12.50 で観測した点 P は?
- 同じ T1・T2 で、器械点 T2・後視点 T1、観測角 95°00′00″、距離 10.00 で観測した点 D は?
答えと解説
- 見当:135° は南東。南へ(X が減る)、東へ(Y が増える)進むはず
- 移動の公式:A + 10∠135
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 50 + 50 ENGi Shift RCLSTO A | 50+50i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| RCL AAlpha A + 10 ∫Shift ∠ 135 | A+10∠135 | 式を確かめる |
| = | 42.92893219+57.07106781i | 点の座標 |
答え (42.93, 57.07)
考え方(3-3 の例題と同じ 3 段)
- T1 から T2 への方向角:Arg(T2 − T1) = 53.13010235°(53°07′48″)
- 観測角を足して P への方向角:53°07′48″ + 120°30′00″ = 173°37′48″
- P = T1 + 12.50∠②
電卓
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 120 + 80 ENGi Shift RCLSTO X | 120+80i→X | T1 の座標を、メモリ X にしまう |
| 135 + 100 ENGi Shift RCLSTO Y | 135+100i→Y | T2 の座標を、メモリ Y にしまう |
| Apps 3Apps 1 RCL YAlpha Y − RCL XAlpha X ) | Arg(Y−X) | T2 − T1 の向き。式を確かめる |
| = | 53.13010235 | ① |
| RCL XAlpha X + 12.5 ∫Shift ∠ ( Ans + 120 °′″ 30 °′″ 0 °′″ ) | X+12.5∠(Ans+120°30′0″) | T1 + 12.5∠(① + 観測角)。式を確かめる |
| = | 107.5771707+81.38683507i | P の座標 |
答え P(107.58, 81.39)
考え方 今度は器械点が T2。出発点は T2、行き先(後視点)は T1 です。
- T2 から T1 への方向角:Arg(T1 − T2) = −126.8698976°(マイナスのままでよい。∠ は −126.87° を 233.13° と同じ向きとして扱う)
- 観測角を足して D への方向角:① + 95°
- D = T2 + 10.00∠②
電卓(T1・T2 は 2 の続きでメモリ X・Y にしまってある)
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| Apps 3Apps 1 RCL XAlpha X − RCL YAlpha Y ) | Arg(X−Y) | T1 − T2 の向き(2 と逆)。式を確かめる |
| = | −126.8698976 | ① |
| RCL YAlpha Y + 10 ∫Shift ∠ ( Ans + 95 ) | Y+10∠(Ans+95) | T2 + 10∠(① + 95°)。出発点が Y(T2)になっているか式を確かめる |
| = | 143.492492+94.72007775i | D の座標 |
答え D(143.49, 94.72)
もくじ ↑第4章 2 本の線の交点
4-1 方向角から「傾き」を作る
第2章で、tan θ = ΔY ÷ ΔX でした。ΔX が 1 のときを考えると、ΔY = tan θ です。つまり方向角 θ の直線は、「X が 1 増えると、Y が tan θ 増える」直線です。
この本では、この tan θ を、その直線の傾きと呼ぶことにします。数学の傾き(x が 1 増えると y がいくつ増えるか)の、x を X、y を Y に置きかえたものです。
傾きがマイナスなら、X が増えると Y が減る(北へ行くほど西へずれる)線です。
4-2 直線の式
点 A を通る、傾き m の直線を考えます。線の上の点 (X, Y) は、A から X が (X − AX(A の X 座標)) 増えたところにあります。X が 1 増えるごとに Y は m 増えるので、Y は m × (X − AX) だけ増えています。
(AX・AY は A の X 座標・Y 座標のことです。)
4-3 連立方程式を思い出す
中学で習った連立方程式を、ここで思い出しておきます。
連立方程式とは、「2 つの式を両方とも成り立たせる X と Y を探す」ことです。直線の式は「その線の上の点ならこの式が成り立つ」という意味なので、2 本の直線の式を両方とも成り立たせる点は、2 本の線の両方の上にある点 = 交点です。
- 交点では、① の Y と ② の Y が同じ数。だから右辺どうしを「=」で結べる。2X = 6 − X
- X を左側に集める。右辺の「− X」を左辺に移すと「+ X」になる(これを移項といいます。両辺に X を足したのと同じ)。2X + X = 6
- まとめる。2X + X は 3X。3X = 6
- 両辺を 3 で割る。X = 2
- Y を出す。X = 2 を ① に入れる(代入する)。Y = 2 × 2 = 4
- 確かめ。② にも入れて同じ Y になるか。6 − 2 = 4。合っている。
答え 交点(2, 4)
- 2 つの式の右辺を「=」で結ぶ(Y を消す)
- X の入った項を左に、数だけの項を右に移項する(移すと符号が変わる)
- まとめて、X の前の数で割る
- 出た X をどちらかの式に代入して Y を出す
- もう一方の式でも確かめる
4-4 交点を連立方程式で出す(例題)
- 傾き(ΔY ÷ ΔX)
直線①:A から B へ ΔX = 10、ΔY = 5 → 5 ÷ 10 = 0.5
直線②:C から D へ ΔX = 10、ΔY = −6 → (−6) ÷ 10 = −0.6 - 直線の式(4-2 の Y = AY + m (X − AX) に入れる)① Y = 100 + 0.5 (X − 100)② は C(100, 110)を通るので、AX・AY のところに C の 100・110 を入れます。傾きが −0.6 なので、「+ (−0.6)」は「− 0.6」になります。
② Y = 110 − 0.6 (X − 100) - 右辺どうしを「=」で結ぶ100 + 0.5 (X − 100) = 110 − 0.6 (X − 100)
- 「X − 100」をひとかたまりで見る。どちらの式にも同じ「X − 100」が出てくるので、これを □ と書くと見やすくなります。100 + 0.5 □ = 110 − 0.6 □
- □ を左に、数を右に移項(移すと符号が変わる)0.5 □ + 0.6 □ = 110 − 100
- まとめる1.1 □ = 10
- 1.1 で割る□ = 10 ÷ 1.1 = 9.0909…
- □ を X に戻す。□ は X − 100 だったのでX − 100 = 9.0909… → X = 109.0909…
- Y を出す。① に代入(□ = 9.0909… をそのまま使うと楽)Y = 100 + 0.5 × 9.0909… = 104.5454…
- 確かめ。② にも代入:110 − 0.6 × 9.0909… = 104.5454…。同じなので合っている。
答え E(109.09, 104.55)
4-5 電卓では「傾き + i」で機械的に
4-4 のとおり、連立方程式は手順が多く、移項の符号も間違えやすいです。電卓では、同じ計算をいつも同じ形の 2 行で済ませます。
準備:直線①の「傾き + i」をメモリ X に、直線②の「傾き + i」をメモリ Y にしまう。A は直線①の上の点、C は直線②の上の点。
(ここでの X・Y はメモリの名前です。座標の X・Y とは別物なので注意。「A X」は「A × メモリ X」のかけ算で、4-2 の AX(A の X 座標)とは別物です。)
覚え方:1 行目は「A と X、C と Y がペア」で、÷ の前も後ろも引き算。2 行目は「いま出た答え(Ans)から A を引いて、メモリ X を掛ける」。
1 行目の答え(交点の X)は、メモリにしまわず紙にメモします。メモリ E などにしまうと、点 E の座標を消してしまうことがあるからです。2 行目は Ans(さっきの答え)でそのまま続けられます。
なぜこれで交点が出るのかは 4-6 に書きましたが、読み飛ばしてかまいません。この 2 行を覚えて、正しく打てれば十分です。
例題(4-4 と同じ直線)でやってみます。傾きは ① 0.5、② −0.6 です。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| (A・C の座標は、メモリ A・C にしまってある) | ||
| 0.5 + ENGi Shift RCLSTO X | 0.5+i→X | 直線①の「傾き + i」を、メモリ X にしまう |
| (−) 0.6 + ENGi Shift RCLSTO Y | −0.6+i→Y | 直線②の「傾き + i」を、メモリ Y にしまう |
| Apps 5Apps 3 ( RCL AAlpha A RCL XAlpha X − RCL CAlpha C RCL YAlpha Y ) ÷ ( RCL XAlpha X − RCL YAlpha Y ) ) | Real((AX−CY)÷(X−Y)) | 式を確かめる |
| = | 109.0909091 | 交点の X(紙にメモ) |
| Apps 5Apps 3 ( Ans − RCL AAlpha A ) RCL XAlpha X ) | Real((Ans−A)X) | 交点の公式 2 行目。Ans は 1 行目の答え。式を確かめる |
| = | 104.5454545 | 交点の Y |
4-4 の連立方程式と同じ答えになりました。
合わないときに見る順番:① メモリ X・Y に i が付いているか(画面に 0.5+i)→ ② 1 行目のかっこ → ③ 確かめ算:紙にメモした交点の X を使って Real((メモした X − C) Y)(直線②の点とその傾き)でも計算し、同じ Y になるか
4-6 なぜ連立方程式と同じになるのか(読み飛ばしてもよい)
複素数のかけ算は、ふつうの文字式の展開と同じです。ただ 1 つだけ、i × i = −1 というルールがあります。これで「A × (傾き + i)」を展開してみます。
= 100 × 0.5 + 100i + 100i × 0.5 + 100i × i
= 50 + 100i + 50i − 100
= −50 + 150i
実部の −50 は「AX × 傾き − AY」= 100 × 0.5 − 100 です。直線①の式 Y = AY + m (X − AX) を移項したときに出てくる定数の部分と同じものです。C も同じように展開すると、
分母の X − Y は (0.5 + i) − (−0.6 + i) = 1.1。i どうしは打ち消し合って、傾きの差だけが残ります。実部だけを見ると、
4-4 の連立方程式と同じ 109.0909… が出ました。つまりこの 1 行は、連立方程式の解き方を、点と傾きを入れるだけの形に詰めたものです。虚部の数には意味がないので、Real で実部だけを取ります。
tan(Arg(B − A)) + i と打てば作れます。ΔY ÷ ΔX を自分で計算しなくて済みます。練習 4
- 直線①が A(10, 20)から B(20, 25)へ、直線②が C(10, 30)から D(20, 26)へ。交点を、傾きを自分で出して交点の公式で。
- A(64.70, 90.05)、B(85.95, 97.30)、C(70.20, 101.40)、D(79.80, 88.10)。直線 AB と直線 CD の交点を電卓で。
答えと解説
- 傾き(ΔY ÷ ΔX):① 5 ÷ 10 = 0.5、② (−4) ÷ 10 = −0.4
- 交点の公式:傾き + i をメモリ X・Y に → 1 行目(紙にメモ)→ 2 行目
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 10 + 20 ENGi Shift RCLSTO A | 10+20i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 10 + 30 ENGi Shift RCLSTO C | 10+30i→C | C の座標を、メモリ C にしまう |
| 0.5 + ENGi Shift RCLSTO X | 0.5+i→X | 直線①の「傾き + i」 |
| (−) 0.4 + ENGi Shift RCLSTO Y | −0.4+i→Y | 直線②の「傾き + i」 |
| Apps 5Apps 3 ( RCL AAlpha A RCL XAlpha X − RCL CAlpha C RCL YAlpha Y ) ÷ ( RCL XAlpha X − RCL YAlpha Y ) ) | Real((AX−CY)÷(X−Y)) | 式を確かめる |
| = | 21.11111111 | 交点の X(紙にメモ) |
| Apps 5Apps 3 ( Ans − RCL AAlpha A ) RCL XAlpha X ) | Real((Ans−A)X) | 交点の公式 2 行目。式を確かめる |
| = | 25.55555556 | 交点の Y |
答え (21.11, 25.56)
考え方 傾きは tan(Arg(B − A)) で作れる(ΔY ÷ ΔX を手で割らなくてよい)。あとは 4-5 の手順。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 64.7 + 90.05 ENGi Shift RCLSTO A | 64.7+90.05i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 85.95 + 97.3 ENGi Shift RCLSTO B | 85.95+97.3i→B | B の座標を、メモリ B にしまう |
| 70.2 + 101.4 ENGi Shift RCLSTO C | 70.2+101.4i→C | C の座標を、メモリ C にしまう |
| 79.8 + 88.1 ENGi Shift RCLSTO D | 79.8+88.1i→D | D の座標を、メモリ D にしまう |
| tan Apps 3Apps 1 RCL BAlpha B − RCL AAlpha A ) ) + ENGi Shift RCLSTO X | tan(Arg(B−A))+i→X | 直線①の「傾き + i」を、メモリ X に(傾き 0.3411764706) |
| tan Apps 3Apps 1 RCL DAlpha D − RCL CAlpha C ) ) + ENGi Shift RCLSTO Y | tan(Arg(D−C))+i→Y | 直線②の「傾き + i」を、メモリ Y に(傾き −1.385416667) |
| Apps 5Apps 3 ( RCL AAlpha A RCL XAlpha X − RCL CAlpha C RCL YAlpha Y ) ÷ ( RCL XAlpha X − RCL YAlpha Y ) ) | Real((AX−CY)÷(X−Y)) | 式を確かめる |
| = | 75.6868337 | 交点の X(紙にメモ) |
| Apps 5Apps 3 ( Ans − RCL AAlpha A ) RCL XAlpha X ) | Real((Ans−A)X) | 式を確かめる |
| = | 93.79844914 | 交点の Y |
答え (75.69, 93.80)
もくじ ↑第5章 面積
5-1 面積は Conjg の公式で
座標から面積を出すときは、電卓の Apps 4Apps 2(Conjg(コンジュゲート)。i の付いた方の符号を反対にするキー)を使います。何角形でも同じ形です。
- 点を右回り(北から見て時計回り)の順に並べる。
- 「Conjg(前の点) × 次の点」を、点の数だけ足す。最後は最初の点に戻る。
- ÷ 2 して、虚部(i の付いた方)が面積。
面積 = ( Conjg(A) B + Conjg(B) C + Conjg(C) A ) ÷ 2 の虚部
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| (A・B・C の座標は、メモリ A・B・C にしまってある) | ||
| Apps 4Apps 2 RCL AAlpha A ) RCL BAlpha B + Apps 4Apps 2 RCL BAlpha B ) RCL CAlpha C + Apps 4Apps 2 RCL CAlpha C ) RCL AAlpha A | Conjg(A)B+Conjg(B)C+Conjg(C)A | 式を確かめる。最後が A に戻っているか |
| = | 1224+112i | |
| ÷ 2 | Ans÷2 | |
| = | 612+56i | 虚部の 56 が面積 |
答え 56(実部の 612 には意味がないので見ない)
項の数は点の数と同じ(五角形なら 5 項)。打ち終わったら数えて確かめます。
しくみ(読み飛ばしてよい)
三角形の面積は、三角形を囲む長方形から、まわりの直角三角形を引けば出ます(下の図なら 120 − 10 − 30 − 24 = 56)。何角形でも三角形に分ければ出せます。Conjg の足し算は、この計算を電卓がすべての辺についてまとめてやっているのと同じです。
合わないときに見る順番:① 項の数 = 点の数か、最後が最初の点に戻っているか → ② 各 Conjg の後に ) があるか → ③ ÷ 2 したか
5-2 四角形は対角線で一発
土地は四角形がとても多いので、四角形だけの近道を使います。対角線は「1 つおきの点どうし」、つまり A − C と B − D です。
四角形の面積 = Conjg(A − C) × (B − D) ÷ 2 の虚部
(中身は「½ × 対角線 × 対角線 × sin θ」という四角形の面積の式と同じ値です。)
- 並び順:A → B → C → D が右回りで、辺が交差していないことを図で確かめる(対角線が「1 つおき」になるため)
- 対角線の公式:Conjg(A − C)(B − D) ÷ 2 の虚部
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| (A・B・C・D の座標は、メモリ A・B・C・D にしまってある) | ||
| Apps 4Apps 2 RCL AAlpha A − RCL CAlpha C ) ( RCL BAlpha B − RCL DAlpha D ) | Conjg(A−C)(B−D) | 式を確かめる。A − C と B − D になっているか |
| = | 21+218i | |
| ÷ 2 | Ans÷2 | |
| = | 10.5+109i | 虚部の 109 が面積 |
答え 109(Conjg の公式で 4 項足しても同じ 109 になる)
合わないときに見る順番:① 対角線は「1 つおきの点」(A − C と B − D)か → ② Conjg のかっこが A − C だけを囲んでいるか → ③ 虚部を読んでいるか
5-3 地積(登記に書く面積)の書き方
登記の申請書に書く面積(地積)は、計算結果を切り捨てます。
| 地目 | 書き方 | 例:196.578 ㎡ |
|---|---|---|
| 宅地・鉱泉地 | 小数第 2 位まで(第 3 位以下は切り捨て) | 196.57 ㎡ |
| それ以外(畑・雑種地・公衆用道路など) | 整数まで(小数は切り捨て) | 196 ㎡ |
ただし、宅地以外でも 10 ㎡以下なら小数第 2 位まで書きます。
練習 5
- 次の五角形の面積を Conjg の公式で求め、宅地の場合と畑の場合の地積を答えよ。
A(100.00, 100.00)、B(104.00, 112.00)、C(98.00, 121.00)、D(90.00, 115.00)、E(91.00, 103.00) - 次の四角形(宅地)の地積を、対角線の公式で求めよ。
A(200.00, 200.00)、B(209.00, 204.00)、C(206.00, 217.00)、D(198.00, 213.00)
答えと解説
考え方 A → B → C → D → E が右回りになっているのを図で確かめてから、Conjg の式を作る。最後は A に戻る。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 100 + 100 ENGi Shift RCLSTO A | 100+100i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 104 + 112 ENGi Shift RCLSTO B | 104+112i→B | B の座標を、メモリ B にしまう |
| 98 + 121 ENGi Shift RCLSTO C | 98+121i→C | C の座標を、メモリ C にしまう |
| 90 + 115 ENGi Shift RCLSTO D | 90+115i→D | D の座標を、メモリ D にしまう |
| 91 + 103 ENGi Shift RCLSTO E | 91+103i→E | E の座標を、メモリ E にしまう |
| Apps 4Apps 2 RCL AAlpha A ) RCL BAlpha B + Apps 4Apps 2 RCL BAlpha B ) RCL CAlpha C + Apps 4Apps 2 RCL CAlpha C ) RCL DAlpha D + Apps 4Apps 2 RCL DAlpha D ) RCL EAlpha E + Apps 4Apps 2 RCL EAlpha E ) RCL AAlpha A | Conjg(A)B+Conjg(B)C+Conjg(C)D+Conjg(D)E+Conjg(E)A | 式を確かめる。5 項あるか、最後が A に戻っているか |
| = | 107514+393i | |
| ÷ 2 | Ans÷2 | 2 で割る |
| = | 53757+196.5i | 虚部の 196.5 が面積 |
地積 面積 196.5 ㎡。宅地なら第 2 位まで → 196.50 ㎡。畑なら整数まで切り捨て → 196 ㎡。
考え方 A → B → C → D が右回りで、辺が交差していないのを確かめる。対角線は A − C と B − D。
| 押すキー | 画面 | 意味 |
|---|---|---|
| 200 + 200 ENGi Shift RCLSTO A | 200+200i→A | A の座標を、メモリ A にしまう |
| 209 + 204 ENGi Shift RCLSTO B | 209+204i→B | B の座標を、メモリ B にしまう |
| 206 + 217 ENGi Shift RCLSTO C | 206+217i→C | C の座標を、メモリ C にしまう |
| 198 + 213 ENGi Shift RCLSTO D | 198+213i→D | D の座標を、メモリ D にしまう |
| Apps 4Apps 2 RCL AAlpha A − RCL CAlpha C ) ( RCL BAlpha B − RCL DAlpha D ) | Conjg(A−C)(B−D) | 式を確かめる |
| = | 87+241i | |
| ÷ 2 | Ans÷2 | |
| = | 43.5+120.5i | 虚部 120.5 が面積 |
地積 面積 120.5 ㎡。宅地なので小数第 2 位まで → 120.50 ㎡。
もくじ ↑公式一覧ドリルを解くときに見返す用
電卓で使う公式に名前を付けて並べました。ドリルの解説も、この名前で呼びます。右上の数字は、説明している節です。手計算の式(三平方や cos・sin など)は、電卓の式の中身を理解するためのもので、試験で使うのはここに並べた式だけです。
tan(Arg(B − A)))1 行目:
Real((A X − C Y) ÷ (X − Y)) → 紙にメモ2 行目:
Real((Ans − A) X)- 丸め:点の座標は小数第 3 位を四捨五入して第 2 位まで。次の計算には丸めた値を入れ直す。作図のためだけの点(隅切りの頂点など)は丸めない。
- 地積:宅地・鉱泉地は小数第 2 位まで、それ以外は整数まで、どちらも切り捨て。10 ㎡以下は小数第 2 位まで。
- 引き算の順:いつも「行き先 − 出発点」。
- メモリ:点の座標は、点の名前と同じメモリへ(同じ名前のメモリが無い点は、空いているメモリへ)。途中の答えはメモリにしまわず紙にメモして Ans で続ける。
もくじ ↑この先へ
ここまでで、道具が 4 つそろいました(式は上の公式一覧)。
| 道具 | 電卓 | 章 |
|---|---|---|
| 2 点から距離と向き | Abs(B − A)、Arg(B − A) | 第2章 |
| 向きと距離で動かす | A + L∠θ | 第3章 |
| 2 本の線の交点 | 交点の公式(覚える 2 行)Real((A X − C Y) ÷ (X − Y))(メモ)Real((Ans − A) X) | 第4章 |
| 面積 | Conjg の公式・対角線の公式 | 第5章 |
試験に出る計算(隅切り、道路の後退線、地積測量図からの復元、土地を指定の面積で分ける…)は、ほとんどがこの 4 つの組み合わせです。次は応用編で、組み合わせ方(パターン)を例題で 1 つずつ見て、ドリルで数字のちがう問題を解きます。