■四角形の面積

 エジプト人もバビロニア人も面積を求めるときはかなり大雑把で,たとえば四角形の面積では

  (a+c)/2×(b+d)/2

のように正確でないおよその面積だすことができなかった.

 四角形が円に内接するとき,面積は最大値をとり,ブラーマグプタの公式

  S=((s−a)(s−b)(s−c)(s−d))^1/2

が成り立つ.

 [参]アン・ルーニー「数学は歴史をどう変えてきたか」東京書籍

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[Q]5辺の長さがAB=3,BC=3,CD=2,DE=2,EA=2である五角形の面積の最大値を求めよ.

[A]AC=x,CE=y,∠ABC=γ,∠CDE=δとおく.余弦定理より

  AC^2=AB^2+BC^2−2AB・BCcosγ

  AC^2=CE^2+EA^2−2CE・EAcos(π−γ)=CE^2+EA^2+2CE・EAcosγ

→x^2=18(1−cosγ),x^2=y^2+4+4ycosγ

 同様に,

→y^2=8(1−cosδ),y^2=c^2+4+4xcosδ

→cosγ=(14−y^2)/2(2y+9),cosδ=(2−x)/4

→y=7/2,x=33/8

 あとは,ヘロンの公式S=(s(s−a)(s−b)(s−c))^1/2,また,四角形が円に内接するとき,面積は最大値をとり,ブラーマグプタの公式S=((s−a)(s−b)(s−c)(s−d))^1/2  (d=0のときヘロンの公式になる)を利用すると,

  S=5/2・√15

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