Julia の SymPy で書いてみました：中学入試レベル平面図形「意外と難しい角度問題(youtube)」

以下の記事にある問題を Julia の SymPy で解いてみました。

他にも，いろいろな算額の問題をたくさん解いています。　https://blog.goo.ne.jp/r-de-r
今回の問題は，その応用問題みたいなものです。

---

赤の補助線を引く。
求める角度は水平線と赤線の角度から，水平線と緑線の角度を引いたもの。
atand(2) - atand(1/3) これは 45（度） になる。

ビデオにあるように，もう一本補助線を引いてもよいが，それでは SymPy を使うメリットがない。

プログラムは長いですが，図形を書くためのもので，胆は
theta = atand(2) - atand(1/3)
だけです。

using Plots

function segment(x1, y1, x2, y2, color=:black; linestyle=:solid, lw=0.5)
    plot!([x1, x2], [y1, y2], color=color; linestyle=linestyle, lw=lw)
end;

function point(x, y, string="", color=:green, position=:left, vertical=:top; mark=true, delta=0, deltax=0)
    mark && scatter!([x], [y], color=color, markerstrokewidth=0, markersize=3)
    annotate!(x + deltax, y + delta, text(string, 10, position, color, vertical))
end;

function draw(more=false)
    pyplot(size=(500, 500), grid=false, aspectratio=1, label="", fontfamily="IPAMincho")
    a = 1
    plot([0, a, a, 0, 0], [0, 0, a, a, 0], color=:blue, lw=0.5)
    plot!([0, a/2, a], [0, a, 0], color=:blue, lw=0.5)
    segment(0, a/2, 3a/2,0, :green)
    segment(a, a, 3a/2, 0, :red)
    theta = atand(2) - atand(1/3)
    println(theta)
    if more        
        delta = (fontheight = (ylims()[2]- ylims()[1]) / 500 * 10 * 2) /3  # size[2] * fontsize * 2
        hline!([0], color=:gray80, lw=0.5)
        vline!([0], color=:gray80, lw=0.5)
        point(0, a/2, " a/2", :blue, :left, :bottom, delta=delta/2)
        point(a, 0, " a", :blue, :left, :bottom, delta=delta/2)
        point(3a/2, 0, " 3a/2", :blue, :left, :bottom, delta=delta/2)
        point(a/2, a, "(a/2,a)", :blue, :center, :bottom, delta=delta/2)
    end
end;

draw(true)

ChatGPT に，「Python に書き直して！」と頼むと以下のようにしてくれた。
描画のためのサブプログラムを matplotlib で書いているので，ちょっと冗長。
　point() は機能していない。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def segment(x1, y1, x2, y2, color='black', linestyle='-', lw=0.5):
    plt.plot([x1, x2], [y1, y2], color=color, linestyle=linestyle, linewidth=lw)

def point(x, y, string="", color='green', position='left', vertical='top', mark=True, delta=0, deltax=0):
    if mark:
        plt.scatter([x], [y], color=color, s=10, zorder=5)
    if position == 'left':
        horizontalalignment = 'right'
    elif position == 'right':
        horizontalalignment = 'left'
    else:
        horizontalalignment = 'center'
        
    if vertical == 'top':
        verticalalignment = 'bottom'
    elif vertical == 'bottom':
        verticalalignment = 'top'
    else:
        verticalalignment = 'center'
    
    plt.annotate(string, (x + deltax, y + delta), textcoords="offset points", xytext=(0,0), ha=horizontalalignment, va=verticalalignment, fontsize=10, color=color)

def draw(more=False):
    plt.figure(figsize=(5, 5))
    a = 1
    plt.plot([0, a, a, 0, 0], [0, 0, a, a, 0], color='blue', linewidth=0.5)
    plt.plot([0, a/2, a], [0, a, 0], color='blue', linewidth=0.5)
    segment(0, a/2, 3*a/2, 0, color='green')
    segment(a, a, 3*a/2, 0, color='red')
    theta = np.degrees(np.arctan(2) - np.arctan(1/3))
    print(theta)
    
    if more:
        delta = 10 / 3  # Adjust the delta value as needed
        plt.axhline(0, color='gray', linestyle='--', linewidth=0.5)
        plt.axvline(0, color='gray', linestyle='--', linewidth=0.5)
        point(0, a/2, " a/2", color='blue', position='left', vertical='bottom', delta=delta/2)
        point(a, 0, " a", color='blue', position='left', vertical='bottom', delta=delta/2)
        point(3*a/2, 0, " 3a/2", color='blue', position='left', vertical='bottom', delta=delta/2)
        point(a/2, a, "(a/2,a)", color='blue', position='center', vertical='bottom', delta=delta/2)
    
    plt.grid(False)
    plt.gca().set_aspect('equal', adjustable='box')
    plt.show()

draw(True)