■和算と算額(その39)

 3辺の長さを(a,b,c)とするとき,2辺の和は他の1辺よりも大きいので,三角不等式

  a+b>c,b+c>a,c+a>b

が成り立つ必要がある.そこで,・・・

[Q]3次方程式t^3+pt^2+qt+r=0の解t1,t2,t3が三角形の辺であるための必要十分条件は?

  [参]大関清太「不等式」共立出版

===================================

[1]実数係数の3次方程式

  t^3+pt^2+qt+r=0

の解と係数の関係

  t1+t2+t3=−p

  t1t2+t2t3+t3t1=q

  t1t2t3=−r

より3実根をもつための必要十分条件(判別式)は

  (t1−t2)^2(t2−t3)^2(t3−t1)^2=p^2q^2+18pqr−4q^3−4p^3r−27r^2≧0

[2]3つの正解をもつための必要十分条件は,

  p<0,q>0,r<0

[3]3次方程式の解が三角形の辺であるための必要十分条件は,[1]+[2]+

  (t1+t2−t3)(t1−t2+t3)(−t1+t2+t3)=p^3−4pq+8r>0

===================================

[Q]3次方程式t^3+pt^2+qt+r=0の解t1,t2,t3が鋭角三角形の辺であるための必要十分条件は?

 [1]+[2]+[3]+

[4] (t1^2+t2^2−t3^2)(t1^2−t2^2+t3^2)(−t1^2+t2^2+t3^2)=(t1^2+t2^2+t3^2−2t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2−2t2^2)(t1^2+t2^2+t3^2−2t1^2)=(t1^2+t2^2+t3^2)^3−2(t1^2+t2^2+t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2)^2+4(t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2)(t1^2+t2^2+t3^2)−8t1^2t2^2t3^2>0

において,

  t1^2+t2^2+t3^2=(t1+t2+t3)^2−2(t1t2+t2t3+t3t1)=p^2−2q

  t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2=(t1t2+t2t3+t3t1)^2−2t1t2t3(t1+t2+t3)=q^2−2pr

 したがって,

  (t1^2+t2^2+t3^2)^3−2(t1^2+t2^2+t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2)^2+4(t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2)(t1^2+t2^2+t3^2)−8t1^2t2^2t3^2=−(p^2−2q)^2+4(q^2−2pr)(p^2−2q)−8r^2>0

===================================