■三角形の相似(その10)

 ここまでやったからには(その7)と(その8)が同じであることを示しておきたい.

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 (その7)より,面積比

={(c^2+a^2−b^2)(c^2−a^2+b^2)+(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)+(b^2+c^2−a^2)(b^2−c^2+a^2)}^1/2(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)(b^2−a^2+c^2)/(2abc)^2{(a+b+c)(−a+b+c)(a−b+c)(a+b−c)}^1/2

分子の

(c^2+a^2−b^2)(c^2−a^2+b^2)+(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)+(b^2+c^2−a^2)(b^2−c^2+a^2)

=−a^4−b^4−c^4+2a^2b^2+2b^2c^2+2c^2a^2

分母の

(a+b+c)(−a+b+c)(a−b+c)(a+b−c)

={(b+c)^2−a^2}{a^2−(b−c)^2}

=−a^4+a^2{(b+c)^2+(b−c)^2}−(b+c)^2(b−c)^2

=−a^4+2a^2(b^2+c^2)−(b^2−c^2)^2

であるから,これらは等しい.

 面積比

=(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)(b^2−a^2+c^2)/(2abc)^2

 分子は

{a^4−(b^2−c^2)^2}{−a^2+(b^2+c^2)}

=−a^6+a^4(b^2+c^2)+a^2(b^2−c^2)^2−(b^4−c^4)(b^2−c^2)

=−a^6+a^4(b^2+c^2)+a^2(b^4−2b^2c^2+c^4)−(b^6−b^4c^2−b^2c^4+c^6)

=−a^6−b^6−c^6+a^4(b^2+c^2)+a^2(b^4+c^4)+b^4c^2−b^2c^4−2a^2b^2c^2

=−a^6−b^6−c^6+a^4(b^2+c^2)+a^2(b^4+c^4)+b^4c^2−b^2c^4−2a^2b^2c^2

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 (その8)より

 面積比=(a+b+c)(b+c−a)(a−b+c)(a+b−c)(a^2+b^2+c^2)/4a^2b^2c^2−2

の分子は

(−a^4−b^4−c^4+2a^2b^2+2b^2c^2+2c^2a^2)(a^2+b^2+c^2)−8a^2b^2c^2

=−a^6−a^2(b^4+c^4)+2a^4(b^2+c^2)+2a^2b^2c^2

 −b^6−b^2(c^4+a^4)+2b^4(c^2+a^2)+2a^2b^2c^2

 −c^6−c^2(a^4+b^4)+2c^4(a^2+b^2)+2a^2b^2c^2

−8a^2b^2c^2

=−a^6−b^6−c^6+a^4(b^2+c^2)+a^2(b^4+c^4)+b^4c^2−b^2c^4−2a^2b^2c^2   (QED)

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