(その27)のアルゴリズム自体は正しいが,もっと効率的なアルゴリズムはないものだろうか.
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【1】オイラーの定理の別証
二等辺三角形の底角をθとすると,等辺の長さは正弦定理より
a/sinθ=2R
また,二等辺三角形の半分の直角三角形に注目すると
(R+d+r)/a=sinθ
R+d+r=2R(sinθ)^2
さらに相似三角形より
r/(R+d)=cosθ
2Rr^2/(R+d)^2=2R(cosθ)^2
2つの方程式からθを消去すると
R+d+r+2Rr^2/(R+d)^2=2R
Rを+d+r+2Rr^2/(R+d)^2=2R−2Rr^2/(R+d)^2
(R+d)^2=2R(R+d−r)
より,オイラーの定理
R^2−2Rr=d^2
が示される.
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【2】フースの定理の別証
凧型の代わりに等脚台形を考えることにする.内接円の中心を原点にとると,脚となる直線は
xcosθ+ysinθ=r
外接円との交点をA(x1,−r),B(x2,r)とすると,
x1cosθ=r(1+sinθ)
x2cosθ=r(1−sinθ)
これらは
x1x2=r^2
を満たす.
また,外接円の中心O(0,−d)と点A,点Bとの距離の2乗はR^2となることより
x1^2=R^2−(r−d)^2
x2^2=R^2−(r+d)^2
x1^2x2^2=r^4
に代入して整理すると
2r^2(R^2+d^2)=(R^2−d^2)^2
が得られる.
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【3】雑感
問題は,これらから一般的なアルゴリズムを導き出せるかどうかである.
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