■ナポレオンの定理
ナポレオン・ボナパルトとの関係は非常に疑わしいが、ナポレオンの定理とは
「三角形ABCのそれぞれの辺の外側(内側)に正三角形を立てたとき、3つの正三角形の中心A',B',C'は正三角形をなし、その重心は元の三角形の重心である」
というものである。
ベクトルと複素数を使って証明してみよう。
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BA'=a
CB'=b
AC'=c
ここで、ω=exp(iπ/3)とすると、ω^3=-1,ω^2+1=ω
A'C=ωa
B'A=ωb
C'B=ωc
AB=(1+ω)c
BC=(1+ω)a
CA=(1+ω)b
A'B'=ωa+b
B'C'=ωb+c
C'A'=ωc+a
AB+BC+CA=(1+ω)(a+b+c)=0よりa+b+c=0
A'B'Cが正三角形になるための条件はωA'B'=A'C'
ωA'B'-A'C'=ω(ωa+b)-(ωc+a)=ω(a+b+c)=0
(OA'+OB'+OC')/3=(OA+OB+OC)/3
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