くらげnote

"ぼやき" by くらげ(fal)

アイコンについて(証明)

こんにちは。 このブログのアイコンの説明を今回はしようと思います。

点に名前を付けるとこんな感じです。 2弦は直交します。

このとき、Rを半径(すなわち、直径が2R)として、以下の式が成り立ちます。

 { \textrm{PA}^ 2 + \textrm{PB}^ 2 + \textrm{PC}^ 2 + \textrm{PD}^ 2 = (2R) ^ 2 } 

言うなれば、直交する2弦と直径の関係といったところでしょうか。

証明自体は中学範囲でできます(補助線が少し難しい)。

[証明] BEが円の直径となるように点Eをとる。以下のように補助線を引く。 このとき、  \angle \textrm{EAB} = 90 ^ { \circ } (円周角の定理)より、\textrm{AE} \parallel \textrm{CD}なので、四角形AECD は等脚台形。よって、 \textrm{AC}=\textrm{ED}
ここで、

 {
\begin{align}
\textrm{PA} ^ 2 + \textrm{PB} ^ 2 + \textrm{PC} ^ 2 + \textrm{PD} ^ 2 
& = ( \textrm{PA} ^ 2 + \textrm{PC} ^ 2 ) + ( \textrm{PB} ^ 2 + \textrm{PD} ^ 2 )  \\
& = \textrm{AC} ^ 2 + \textrm{BD} ^ 2 \\ 
&= \textrm{ED} ^ 2 + \textrm{BD} ^ 2  \\
& = \textrm{BE} ^ 2 \\
& =(2R) ^ 2  \\
\end{align}
} 

よって与式は成立。□

等脚台形を使うのがミソですね。