■正5角形・正7角形とトレミーの定理(その12)

 不足の条件を補うには,余弦定理よりもトレミーの定理

  「円に内接する四角形の相対する辺の長さの積の和=対角線の積

     AB・CD+AD・BC=AC・BD」

を活用した方が簡単である.正9角形は次の通り簡単にできます.

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 3つとびの対角線zは円に内接する正三角形の1辺に等しいのでz=√3.x^2y^2z^2w^2=9から,xyw=√3・・・(1)

2x^2+2y^2+2z^2+2w^2=18から,x^2+y^2+w^2=6・・・(2)

 トレミーの定理から多数の(独立でない)条件式がでるが,P1P2P4P5という内接四角形より,x^2+yw=z^2=3・・・(3)

(1)を代入してx^2+√3/x=3,すなわち

  x^3−3x+√3=0

がでます.これは有理数の範囲で因数分解でき素,2次方程式に帰着されないので、定規とコンパスで作図できません.

 なお,x=2sinπ/9=0.684040286・・・が,x^3−3x+√3=0の解であることを確かめました.トレミーの定理から他にも

  xz+x^2=y^2,y^2+yz=w^2,xy+xw=yz=√3y

などがでますのでy,wもいろいろ表現できると思います.

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