合同条件が3つ、相似条件も3つ。名前も形も似ていて、どちらがどちらか分からなくなる——中3の相似で最初につまずくところです。
ですが2つの違いはたった1点に集約できます。ここを押さえれば、6つを別々に覚える必要はありません。
結論:合同は「長さ」、相似は「比」
合同と相似の違いは大きさを問うかどうかです。
| 形 | 大きさ | 記号 | |
|---|---|---|---|
| 合同 | 同じ | 同じ | |
| 相似 | 同じ | 違ってよい |
だから条件も、そのまま対応します。
| 合同条件 | 相似条件 |
|---|---|
| 3組の辺が等しい | 3組の辺の比が等しい |
| 2組の辺とその間の角が等しい | 2組の辺の比とその間の角が等しい |
| 1組の辺とその両端の角が等しい | 2組の角がそれぞれ等しい |
「等しい」を「比が等しい」に置き換えるだけ——最初の2つはこれで対応します。
3つ目だけが違う理由
1〜2行目はきれいに対応していますが、3行目だけ形が違います。
- 合同 … 1組の辺とその両端の角
- 相似 … 2組の角のみ(辺は不要)
なぜ相似では辺が要らないのか。理由ははっきりしています。
三角形の内角の和は なので、2つの角が決まれば3つ目も自動的に決まります。3つの角が同じなら形は同じ——あとは大きさだけの違いで、それは相似では問いません。
一方合同では大きさも問うので、角だけでは足りません。1つでも辺の長さが必要です。
【検算】角が同じで大きさが違う例を作ります。
| 三角形 | 3辺 | 角 |
|---|---|---|
| P | 3, 4, 5 | 直角三角形 |
| Q | 6, 8, 10 | 直角三角形 |
、。どちらも直角三角形で角はすべて同じです。
辺の比は 。相似だが合同ではありません ○
「2組の角が等しい」は相似の条件としては十分だが、合同には足りない——この例で確認できます。
相似比という言葉
相似な2つの図形で、対応する辺の長さの比を相似比といいます。
上の例では 。どの辺で比べても同じ値になります。これが相似の定義です。
【検算】、、。3つとも同じ ○
1つでも違えば相似ではありません。これが判定に使えます。
相似比から面積比・体積比が決まる
ここも重要です。相似比が のとき
- 面積比 …
- 体積比 …
理由は単純です。面積は長さ×長さなので2乗、体積は長さ×長さ×長さなので3乗になります。
【検算】相似比 の直角三角形で確かめます。
- Pの面積 …
- Qの面積 …
比は ○。確かに2乗になっています。
証明での使い分け
実際の証明では、示したいことによって使う条件が決まります。
| 示したいこと | 使う |
|---|---|
| 辺の長さが等しい | 合同 |
| 辺の比が等しい | 相似 |
| 角が等しい | どちらでも |
「長さそのもの」が欲しいなら合同、「比例関係」が欲しいなら相似。
実戦では相似のほうが圧倒的に使いやすい。「2組の角が等しい」だけで示せるからです。角は平行線の錯角・同位角、共通角、対頂角から簡単に見つかります。
相似の証明の型
△ABCと△DEFにおいて
仮定より …①
共通な角なので …②
①②より、2組の角がそれぞれ等しいので
△ABC △DEF
材料が2つで済むので、合同の証明より1行短くなります。
学校の授業では、なぜここが飛ばされやすいのか
1. 合同を学んでから1年後に相似を学ぶから
合同は中2、相似は中3で扱われます。1年空きます。
その間に合同条件の記憶があいまいになり、相似条件を新しい6つ目・7つ目として覚え直すことになりやすい。
本来は3つずつが対応しているのですが、時間が空くと対応が見えなくなります。並べて確認する場面がカリキュラム上ないという構造です。
2. 「2組の角」で足りることの理由が扱われにくいから
相似条件の3つ目だけが合同と形が違います。この非対称性には「内角の和が180°だから3つ目の角は自動で決まる」という明確な理由があります。
ところがこの説明は条件の提示には必須ではないため、扱われないことがあります。理由を知らないと、3つ目だけ形が違うことが記憶の負担になります。
3. 実戦でほぼ「2組の角」しか使わないから
相似の証明では、「2組の角が等しい」が圧倒的に多く使われます。辺の比を使う条件は、出番が限られます。
すると3つ覚えたのに1つしか使わないという状態になり、残り2つが記憶から抜けます。
これは実は問題ありません。「まず2組の角を探す。見つからなければ辺の比を見る」——この優先順位を持っておけば十分です。
【検算】3つの確認法
1. 相似比がすべての辺で同じか
| 三角形の組 | 辺の比 | 判定 |
|---|---|---|
| 3,4,5 と 6,8,10 | 相似 | |
| 3,4,5 と 6,8,11 | 相似でない | |
| 2,3,4 と 4,6,8 | 相似 |
1つでも違えば相似ではありません。
2. 面積比が相似比の2乗になっているか
相似比 なら面積比は 。1:2になっていたら間違いです。
3. 対応する順番が合っているか
△ABC △DEFと書いたら、AとD、BとE、CとFが対応します。
比を立てるときは対応する辺どうしで。 です。
よくあるミス
ミス1:相似なのに「等しい」と書く
相似では「比が等しい」です。辺の長さそのものが等しいとは限りません。
ミス2:合同を示したいのに角だけで済ませる
角だけでは合同は示せません。必ず1つ以上の辺が必要です。
ミス3:面積比を相似比と同じにする
相似比 なら面積比は です。2乗を忘れない。
ミス4:対応の順番を間違える
△ABC △DEFなら、ABとDEが対応します。順番に意味があります。
ミス5:記号を取り違える
合同は 、相似は です。書き分けてください。
練習問題
- 合同条件と相似条件は、それぞれいくつあるか。
- 相似条件のうち、合同条件と形が違うのはどれか。またその理由は。
- 3辺が の三角形と の三角形は相似か。相似比も答えなさい。
- 3の2つの三角形の面積比を求めなさい。
- 相似比が の2つの立体の体積比を求めなさい。
- 3辺が の三角形と の三角形は相似か。
解答
- どちらも3つずつ(直角三角形の合同条件を除く)
- 「2組の角がそれぞれ等しい」。理由は内角の和が なので、2つ決まれば3つ目も決まるから。相似では大きさを問わないので、これで足ります
- 、、。すべて同じなので相似。相似比は
- 相似比 の2乗で
- 相似比 の3乗で
- 、。比が違うので相似ではありません(どちらも直角三角形ですが、形が違います)
まとめ
- 違いは1点。合同は「長さが等しい」、相似は「比が等しい」
- 条件も対応している。「等しい」を「比が等しい」に置き換える
- 3つ目だけ違うのは、内角の和が だから2組の角で足りるから
- 実戦では「2組の角が等しい」を最優先で探す
- 面積比は相似比の2乗、体積比は3乗
- 対応の順番に意味がある。比は対応する辺どうし
- 検算はすべての辺で比が同じか/面積比が2乗になっているか
相似は、中3の三平方の定理や円と相似の融合問題、高校の三角比(相似な直角三角形の辺の比が角だけで決まる、という事実そのもの)へ直結します。とくに三角比は「相似比が角で決まる」という相似の言い換えです。中3で「形が同じなら比が同じ」を握っておくことが、その先の理解を決めます。
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