■オイラーの四面体公式と・・・(その1)
ここでは、以下の問題を取り上げる。
[Q]サマーヴィルの等面四面体(3辺の長さが2,root3,root3の等面四面体)の体積は?
[Q]サマーヴィルの等面四面体(3辺の長さが2,root3,root3の等面四面体)と正四面体(3辺の長さがroot3,root3,root3)の高さを比較せよ
[Q]3辺の長さがa,1,1の等面四面体の体積が最大となるaの値は?
[Q]3辺の長さがa,1,1の等面四面体の高さが最大となるaの値は?
まずは、ヘロンの公式から・・・
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おなじみの平面三角形のヘロンの公式にほかなりませんが,三角形の3辺の長さをa,b,c,面積をΔとして,
(4Δ)^2=2a^2b^2+2b^2c^2+2c^2a^2−a^4−b^4−c^4
=(a+b+c)(−a+b+c)(a−b+c)(a+b−c)
ここで,2s=a+b+cとおくと
Δ^2=s(s−a)(s−b)(s−c)
となり,ヘロンの公式が得られます.
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[Q]3辺の長さが5,6,7の三角形の面積は?
s=9
Δ^2=9・4・3・2→△=6√6
[Q]3辺の長さが√5,√7,√9の三角形の面積は?
Δ^2=s(s−a)(s−b)(s−c)
は使いにくいので
(4Δ)^2=2a^2b^2+2b^2c^2+2c^2a^2−a^4−b^4−c^4
を用いる.
a^2=5,b^2=7,c^2=9
16Δ^2=2(35+63+45)−(25+49+81)=131
△=1/4・√131
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