■ポンスレーの不定命題の不変量(その6)

【3】n=7の星形化(星形7/2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(x3,y3),D(0,R+d)とすると,

  x1cosθ+rsinθ=r

  x2cosθ+y2sinθ=r

  x2cosφ+y2sinφ=r

  x3cosφ+y3sinφ=r

  x3cosψ+y3sinψ=r

  (R+d)sinψ=r

 また,外接円の中心O(0,d)と点A,点B,点C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

  x3^2+(y3−d)^2=R^2

 同様に,双心七角形の基底は

  d^12+4d^10rR−24d^8r^3R+32d^6r^5R−6d^10R^2−4d^8r^2R^2−16d^6r^4R^2−20d^8rR^3+64d^6r^3R^3+15d^8R^4+16d^6r^2R^4+32d^4r^4R^4+64d^2r^6R^4+40d^6rR^5−48d^4r^3R^5−32d^2r^5R^5−20d^6R^6−24d^4r^2R^6−16d^2r^4R^6−40d^4rR^7+15d^4R^8+16d^2r^2R^8+20d^2rR^9+8r^3R^9−6d^2R^10−4r^2R^10−4rR^11+R^12=0

であるが,星形7/2角形の基底は,

  d^12−4d^10rR+24d^8r^3R−32d^6r^5R−6d^10R^2−4d^8r^2R^2−16d^6r^4R^2+20d^8rR^3−64d^6r^3R^3+15d^8R^4+16d^6r^2R^4+32d^4r^4R^4+64d^2r^6R^4−40d^6rR^5+48d^4r^3R^5+32d^2r^5R^5−20d^6R^6−24d^4r^2R^6−16d^2r^4R^6+40d^4rR^7+15d^4R^8+16d^2r^2R^8−20d^2rR^9−8r^3R^9−6d^2R^10−4r^2R^10+4rR^11+R^12=0

となる.

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【4】星形7/3角形の場合

 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(x3,y3),D(0,R+d)とすると,

  x1cosθ−rsinθ=r

  x2cosθ+y2sinθ=r

  x2cosφ+y2sinφ=r

  x3cosφ+y3sinφ=r

  x3cosψ+y3sinψ=r

  (R+d)sinψ=r

 また,外接円の中心O(0,d)と点A,点B,点C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

  x3^2+(y3−d)^2=R^2

 実際に定式化してみると,星形7/3角形では星形でない場合とまったく同一の問題になることがわかるだろう.このことにより,星形7/3角形の場合の解はすでに双心n角形の基底の計算の中に現れていたことになる.

 星形9/4角形では星形9/2角形の場合とまったく同一の問題になる.また,8角形・10角形に対しては星形8/3,10/3角形も考えられるところであるが,この場合も実際に定式化してみると,星形でない場合とまったく同一の問題になることがわかるだろう.

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