■直観幾何学研究会2023(その21)
【2】n=5の星形化(星形5/2角形)
内接円の中心を原点にとる.外接円との交点をA(x1,r),B(x2,y2),C(0,R+d)とすると,
x1cosθ+rsinθ=r
x2cosθ+y2sinθ=r
x2cosφ+y2sinφ=r
(R+d)sinφ=r
また,外接円の中心O(0,d)と点A,点Bとの距離の2乗はR^2となることより
x1^2+(r−d)^2=R^2
x2^2+(y2−d)^2=R^2
θとφを消去するにはどうしたらよいか? まず,双心五角形の場合,すなわち,内接円の中心を原点にとる.外接円との交点をA(x1,−r),B(x2,y2),C(0,R+d)とすると,
x1cosθ−rsinθ=r
x2cosθ+y2sinθ=r
x2cosφ+y2sinφ=r
(R+d)sinφ=r
また,外接円の中心O(0,d)と点A,点Bとの距離の2乗はR^2となることより
x1^2+(r+d)^2=R^2
x2^2+(y2−d)^2=R^2
と比較してみてほしい.正負符号が一部で逆転するだけである.
双心五角形の基底は,
d^6−2d^4rR+8d^2r^3R−3d^4R^2−4d^2r^2R^2+4d^2rR^3+3d^2R^4+4r^2R^4−2rR^5−R^6=0
であるが,r→−rとおくとrの奇数乗の項で正負が逆転し,星形双心五角形の基底は,
d^6+2d^4rR−8d^2r^3R−3d^4R^2−4d^2r^2R^2−4d^2rR^3+3d^2R^4+4r^2R^4−2rR^5+R^6=0
となる.
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