■和算にまなぶ(その26)

 (その21)のヘロンの公式において,

  4(a+b+c)^2r^2=2(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2)−(a^4+b^4+c^4)

の右辺を因数分解は意外に難儀した経験がある.久しぶりに試みてみたい.

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右辺=−1/2{(a^2−b^2)^2+(b^2−c^2)^2+(c^2−a^2)^2}+(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2)

とすると,うまくいかない.

右辺=−{(a^2−b^2)^2+(b^2−c^2)^2+(c^2−a^2)^2}+a^4+b^4+c^4

=a^4−(b^2−c^2)^2+b^4−(c^2−a^2)^2+c^4−(a^2−b^2)^2

=(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)+(b^2+c^2−a^2)(b^2−c^2+a^2)+(c^2+a^2−b^2)(c^2−a^2+b^2)

=(a^2+b^2−c^2)(a^2−b^2+c^2)+(b^2+c^2−a^2)(b^2−c^2+a^2)+(c^2+a^2−b^2)(c^2−a^2+b^2)

としても,うまくいかない.

 そこで,aについて整理すると

右辺=−a^4+2(b^2+c^2)a^2−(b^2−c^2)^2

=−a^4+2(b^2+c^2)a^2−(b+c)^2(b−c)^2

=−{a^2−(b+c)^2}{a^2−(b−c)^2}

=−(a+b+c)(a−b−c)(a+b−c)(a−b+c)

=(a+b+c)(−a+b+c)(a+b−c)(a−b+c)

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[まとめ]ヘロンの公式とは、

Δ^2=(2a^2b^2+2b^2c^2+2c^2a^2−a^4−b^4−c^4)/16

  =(a+b+c)(−a+b+c)(a−b+c)(a+b−c)/16

ここで、2s=a+b+cとおくと

Δ^2=s(s−a)(s−b)(s−c)

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