■和算にまなぶ(その32)
中川宏さんに教えてもらった(その30)の問題は
abc=8xyz
という非常にきれいな結果が目を惹くものであった.自分なりに解いてみたい.
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三角形の外接球,内接球の半径をR,rとすれば,
asinA/2=bsinB/2=csinC/2=r
x=R(1−cosC)=2Rsin^2C/2=2R(c/r)^2
y=R(1−cosA)=2Rsin^2A/2=2R(a/r)^2
z=R(1−cosB)=2Rsin^2B/2=2R(b/r)^2
より
xyz=(abc)^2(2R/r^2)^3
しかし,この先が続かない.無理矢理続けるならば,3辺の長さをA,B,Cで表すと
C=2(2Rx−x^2)^1/2
B=2(2Rz−z^2)^1/2
A=2(2Ry−y^2)^1/2
あるいは
A=bcosB/2+ccosC/2
B=ccosC/2+acosA/2
C=acosA/2+bcosB/2
あるいは
A=BcosB+CcosC
B=CcosC+AcosA
C=AcosA+BcosB
A/sinA=B/sinB=C/sinC=2R
A^2=B^2+C^2−2BCcosA
B^2=C^2+A^2−2CAcosB
C^2=A^2+B^2−2ABcosC
ABC=2R(A+B+C)r
ABC/4△=R,(A+B+C)/2△=r
R/r^2=ABC△/(A+B+C)^2
2△=ABsinC=BCsinA=CAsinB
と等式の羅列になる.
三角形の面積をx,y,zで表してみると,
(R−x)(2Rx−x^2)^1/2+(R−y)(2Ry−y^2)^1/2+(R−z)(2Rz−z^2)^1/2=△
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また,以下の等式が利用できるかもしれない.
任意の三角形に対して
tanα+tanβ+tanγ=tanαtanβtanγ
が成り立つ.
この式は
γ=π−(α+β)
として,tanの加法公式を用いることにより容易に証明される.役に立つかどうかは別として,私にとってこの公式は対称性のある美しい公式と感じられる.もちろん,美しく感じるかどうかは主観的であり,強制すべきものではないが,きっと多くの人の美意識にも訴えるに違いない(希望).
同様に,任意の三角形に対して
sinα+sinβ+sinγ=4cosα/2cosβ/2cosγ/2
sin2α+sin2β+sin2γ=4sinαsinβsinγ
sin3α+sin3β+sin3γ=−4cos3α/2cos3β/2cos3γ/2
cosα+cosβ+cosγ=1+4sinα/2sinβ/2sinγ/2
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