■三角形公式集(その5)
ユークリッドは3つの角を2等分することで内心を見つけたのですが,モーリーは3つの角を3等分するとどうなるかを問題にして,モーリーの定理「任意の三角形において,各内角の3等分線の隣同士の交点を結んで得られる三角形は正三角形である」を発見しました(1899年).1899年まで誰一人としてこの正三角形の存在に気づかなかったのです.
モーリーは(各内角の3等分線でなく)三角形に内接するカージオイドの研究する過程で,この定理を発見しました.カージオイドの中心は正三角形を描き,中心が正三角形の頂点のとき,4点で接することがわかっています.
モーリーの三角形の1辺の長さは,
8R・sinα/3・sinβ/3・sinγ/3
で与えられます.
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今後,何回かにわたってこれを証明したいと思いますが,与式には外接円の半径Rが含まれています.内心はモーリーの三角形の内部にありますが,外心はそうとは限りません.また,モーリーの三角形の重心は三角形の五心とは一致しません.早速脱線しますが,・・・
(1)sinαsinβsinγ≦3√3/8
極大値を計算すると,3√3/8が得られる.なお,この不等式は三角形の外接円,内接円および面積をR,r,△とすれば,
abc=4R△,(a+b+c)r=2△
また,正弦法則
a/sinα=b/sinβ=c/sinγ=2R
より,
abc≦3√3R^3
と同値である.
(2)sinαsinβsinγ≦(3√3/2π)^3αβγ
このことから,三角形のブロカールの角ωが,
8ω^3<αβγ
を満たすことが証明できる.
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