三角形の各辺の3等分点を結んでできる3分の1の大きさの三角形が,元の三角形と相似図形となる条件を,7等分の場合と同様にもとめてみた(中川宏).
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元の三角形OABの座標を(0,0),(3,0),(3a,3h)とすると,三角形CDEの座標は(a,h),(2,0),(1+2a,2h)と表記できる.
OA^2=9
OB^2=9a^2+9h^2
AB^2=(3-3a)^2+9h^2
CD^2=(2-a)^2+h^2
DE^2=(1-2a)^2+4h^2
EC^2=(1+a)^2+h^2
それぞれの三角形の3辺が対応して,相似比が3:1になる条件の組み合わせは,
@ 1/3OA^2=CD^2, 1/3OB^2=DE^2, 1/3AB^2=EC^2,
A 1/3OA^2=CD^2, 1/3OB^2=EC^2, 1/3AB^2=DE^2,
B 1/3OA^2=DE^2, 1/3OB^2=CD^2, 1/3AB^2=EC^2,
C 1/3OA^2=DE^2, 1/3OB^2=EC^2, 1/3AB^2=CD^2,
D 1/3OA^2=EC^2, 1/3OB^2=CD^2, 1/3AB^2=DE^2,
E 1/3OA^2=EC^2, 1/3OB^2=DE^2, 1/3AB^2=CD^2,
の6通りである.
このうち,A,B,Eの場合は,
a=1/2,h=√3/2
が唯一の解であった.そのほかの場合は,3つの関係式がすべて同じになり,
@ a^2-4a+h^2+1=0
C 2a^2-2a+2h^2-1=0
D a^2+2a+h^2-2=0
であった.この3つの関係式はいずれもa=1/2,h=√3/2
を解としてもつ.そこで,三角形の3等分の相似条件は下のように図示することができる.
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