■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
===================================
[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
===================================