■和算にまなぶ(その35)
三角関数を中心に整理し直すと
asinA/2=bsinB/2=csinC/2=r
A=bcosB/2+ccosC/2
B=ccosC/2+acosA/2
C=acosA/2+bcosB/2
→acosA/2=(B+C−A)/2
bcosB/2=(C+A−B)/2
ccosC/2=(A+B−C)/2
A=BcosB+CcosC
B=CcosC+AcosA
C=AcosA+BcosB
→AcosA=(B+C−A)/2=acosA/2
BcosB=(C+A−B)/2=bcosB/2
CcosC=(A+B−C)/2=ccosC/2
A/sinA=B/sinB=C/sinC=2R
→sinA=2R/A,sinB=2R/B,sinC=2R/C
または
2△=ABsinC=BCsinA=CAsinB
→sinA=2△/BC,sinB=2△/CA,sinC=2△/AB
A^2=B^2+C^2−2BCcosA
B^2=C^2+A^2−2CAcosB
C^2=A^2+B^2−2ABcosC
→cosA={(B^2+C^2−A^2)/2BC}^1/2
cosB={(C^2+A^2−B^2)/2CA}^1/2
cosC={(A^2+B^2−C^2)/2AB}^1/2
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tanA/2tanB/2tanC/2
=2r/(B+C−A)・2r/(C+A−B)・2r/(A+B−C)
となって,ここまで来るとどうしてもヘロンの公式を使わざるを得ないように思われる.
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)
となり、おなじみの平面三角形のヘロンの公式が得られる.
tanA/2tanB/2tanC/2
=2r/(B+C−A)・2r/(C+A−B)・2r/(A+B−C)
=(A+B+C)r^3/2△^2
R/r^2=2R^3(A+B+C)r^3/△
となるが,
ABC=4R△,(A+B+C)r=2△
より,
R/r^2=2(ABC/4△)^3(A+B+C)(2△/(A+B+C)^3/△=(ABC)^3/4△(A+B+C)^2
(その1)では
R/r^2=ABC△/(A+B+C)^2
・・・どこかで間違ったようだ.
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[まとめ]ケプラー三角形の問題では,微分を使わないで極値問題を解くことが要請されていたが,この問題でもヘロンの公式を使わないのは無理があるようである.ここで仕切り直し.
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