とりあえず逆の場合を考えて、どんな時に1:3に分割できるのかを考えてみたんですが、迷宮入りしました。
後は直線の方程式をy=ax+bとおいて積分を用いて･･･ という方針も考えたんですが、存在条件に帰着できず、ダメでした。