■和算の問題(その40)
[Q]任意の三角形の三辺の長さをa,b,c,面積をΔとする.外接円の半径Rをa,b,c,Δで表せ.
[A]ヘロンの公式を使ったほうがほうが簡単そうである.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.
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[Q2]円に内接する四角形(辺の長さa,b,c,d)がある.このとき,円の直径を求めよ.
ここで,(その11)の続きを考えてみたい.[1]−[4]は
2R=2abe/4Δ(abe)・・・[1]
2R=2cde/4Δ(cde)・・・[2]
2R=2fbc/4Δ(fbc)・・・[3]
2R=2fad/4Δ(fad)・・・[4]
S=Δ(abe)+Δ(cde)=(ab+cd)e/4R
S=Δ(fbc)+Δ(fad)=(ad+bc)f/4R
S^2=(ab+cd)e/4R・(ad+bc)f/4R
=(ab+cd)(ad+bc)(ac+bd)/16R^2
四角形が円に内接するとき,ブラーマグプタの公式
S=((s−a)(s−b)(s−c)(s−d))^1/2,
s=(a+b+c+d)/2
が成り立つ.
したがって,
16R^2=(ab+cd)(ad+bc)(ac+bd)/S^2
=(ab+cd)(ad+bc)(ac+bd)/(s−a)(s−b)(s−c)(s−d)
=16(ab+cd)(ad+bc)(ac+bd)/(b+c+d−a)(a+c+d−b)(a+b+d−c)(a+b+c−d)
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