■単体の体積(その85)
【1】六斜術
「六斜術」とは平面三角形ABCの6本の線分間の等式を意味する「和算用語」です.平面三角形ABCにおいて,BC=a,CA=b,AB=cとおき,平面上の点Pに対してPA=d,PB=e,PC=fとするとき
a^2d^2(b^2+c^2+e^2+f^2−a^2−d^2)
+b^2e^2(c^2+a^2+f^2+d^2−b^2−e^2)
+c^2f^2(a^2+b^2+d^2+e^2−c^2−f^2)
=a^2b^2c^2+a^2e^2f^2+d^2b^2f^2+d^2e^2c^2
が成立します.一見複雑ですが,左辺は相対する線分の2乗の積に,他の線分の2乗の和から自分自身の2乗を引いた量をかけた和
a^2d^2(b^2+c^2+e^2+f^2−a^2−d^2)
+b^2e^2(c^2+a^2+f^2+d^2−b^2−e^2)
+c^2f^2(a^2+b^2+d^2+e^2−c^2−f^2)
であり,右辺は4個の三角形の周辺3本の2乗の積の和
a^2b^2c^2+a^2e^2f^2+d^2b^2f^2+d^2e^2c^2
です.
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三角形の辺長の組 (a, b, c) の最小値は等差数列をなすので、
「2b=a+c」という条件を付加した整数解を探すと(ペル方程式を解いて)手計算でも求められるかもしれない。
a=b-g, b,c=b+gとしてみると
(b-g)^2d^2(b^2+(b+g)^2+e^2+f^2−(b-g)^2−d^2)
+b^2e^2((b+g)^2+(b-g)^2+f^2+d^2−b^2−e^2)
+(b+g)^2f^2((b-g)^2+b^2+d^2+e^2−(b+g)^2−f^2)
= (b-g)^2d^2(b^2+4bg+e^2+f^2−d^2)
+b^2e^2(b^2+2g^2+f^2+d^2−e^2)
+(b+g)^2f^2(b^2-4bg+d^2+e^2−f^2)
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a^2b^2c^2+a^2e^2f^2+d^2b^2f^2+d^2e^2c^2
=(b-g)^2b^2(b+g)^2+(b-g)^2e^2f^2+d^2b^2f^2+d^2e^2(b+g)^2
それほど簡単にはならない
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