■和算にまなぶ(その37)

 三角形の外接球,内接球の半径をR,rとすれば,

  asinA/2=bsinB/2=csinC/2=r

  x=R(1−cosC)=2Rsin^2C/2=2R(r/c)^2

  y=R(1−cosA)=2Rsin^2A/2=2R(r/a)^2

  z=R(1−cosB)=2Rsin^2B/2=2R(r/b)^2

より

  xyz=(2Rr^2)^3/(abc)^2・・・ここに間違いがあった.すなわち,(その32)の初っ端から躓いていたことになる.

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  A=2RsinA,B=2RsinB,C=2RsinC

  A+B+C=2R(sinA+sinB+sinC)

  ABC=8R^3sinAsinBsinC

  sinA+sinB+sinC=4cosA/2cosB/2cosC/2

  A+B+C=2R(sinA+sinB+sinC)

=8RcosA/2cosB/2cosC/2

  Rr^2=ABC△/(A+B+C)^2

に代入すると,

  Rr^2=8R^3sinAsinBsinC△/64R^2cos^2A/2cos^2B/2cos^2C/2

=△RtanA/2tanB/2tanC/2

  tanA/2=2r/(B+C−A)

より

  tanA/2tanB/2tanC/2

=2r/(B+C−A)・2r/(C+A−B)・2r/(A+B−C)

=(A+B+C)r^3/2△^2

  Rr^2=Rr^3(A+B+C)/2△

となるが,

  ABC/4△=R,r=2△/(A+B+C)

  Rr^2=ABC△/(A+B+C)^2

と合致する.

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→acosA/2=(B+C−A)/2

 bcosB/2=(C+A−B)/2

 ccosC/2=(A+B−C)/2

  asinA/2=bsinB/2=csinC/2=r

より,

  (abc)^2sinAsinBsinC/8

=r^3(B+C−A)(C+A−B)(A+B−C)/8

=2r^3△^2/(A+B+C)

  ABC/64R^3=sinAsinBsinC/8

より,

  (abc)^2=128R^3r^3△^2/ABC(A+B+C)

  xyz=(2Rr^2)^3/(abc)^2

  abc=8xyz

を証明するためには

  (abc)^3/8=(2Rr^2)^3

  abc=4Rr^2

がいえればよい.

  (abc)^2=128R^3r^3△^2/ABC(A+B+C)

  ABC=4R△,(A+B+C)r=2△

を代入すると

  (abc)^2=128R^3r^4△^2/4R△・2△

  (abc)^2=16R^2r^4

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[まとめ]やっと代数的にも証明できた.やれやれ.

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