■ガウス楕円とシュタイナー楕円(その5)
3辺の長さを(a,b,c)とするとき,2辺の和は他の1辺よりも大きいので,三角不等式
a+b>c,b+c>a,c+a>b
が成り立つ必要がある.そこで,・・・
[Q]3次方程式t^3+pt^2+qt+r=0の解t1,t2,t3が三角形の辺であるための必要十分条件は?
[参]大関清太「不等式」共立出版
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[1]実数係数の3次方程式
t^3+pt^2+qt+r=0
の解と係数の関係
t1+t2+t3=−p
t1t2+t2t3+t3t1=q
t1t2t3=−r
より3実根をもつための必要十分条件(判別式)は
(t1−t2)^2(t2−t3)^2(t3−t1)^2=p^2q^2+18pqr−4q^3−4p^3r−27r^2≧0
[2]3つの正解をもつための必要十分条件は,
p<0,q>0,r<0
[3]3次方程式の解が三角形の辺であるための必要十分条件は,[1]+[2]+
(t1+t2−t3)(t1−t2+t3)(−t1+t2+t3)=p^3−4pq+8r>0
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[Q]3次方程式t^3+pt^2+qt+r=0の解t1,t2,t3が鋭角三角形の辺であるための必要十分条件は?
[1]+[2]+[3]+
[4] (t1^2+t2^2−t3^2)(t1^2−t2^2+t3^2)(−t1^2+t2^2+t3^2)=(t1^2+t2^2+t3^2−2t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2−2t2^2)(t1^2+t2^2+t3^2−2t1^2)=(t1^2+t2^2+t3^2)^3−2(t1^2+t2^2+t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2)^2+4(t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2)(t1^2+t2^2+t3^2)−8t1^2t2^2t3^2>0
において,
t1^2+t2^2+t3^2=(t1+t2+t3)^2−2(t1t2+t2t3+t3t1)=p^2−2q
t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2=(t1t2+t2t3+t3t1)^2−2t1t2t3(t1+t2+t3)=q^2−2pr
したがって,
(t1^2+t2^2+t3^2)^3−2(t1^2+t2^2+t3^2)(t1^2+t2^2+t3^2)^2+4(t1^2t2^2+t2^2t3^2+t3^2t1^2)(t1^2+t2^2+t3^2)−8t1^2t2^2t3^2=−(p^2−2q)^2+4(q^2−2pr)(p^2−2q)−8r^2>0
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