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A B C ABC が正三角形でないとき, A B ≠ A C AB\neq AC としても一般性を失わない。このとき A ′ B C A'BC A ′ B = A ′ C A'B=A'C となる鋭角二等辺三角形になるような A ′ A' を円周上に取れば の面積を の面積より大きくできる。 つまり,正三角形でないときは,より面積の大きな三角形を構成できるので,面積を最大にするのは正三角形である(注)。 重要な注:最後の議論では,最大値の存在を仮定しています。 1.正三角形でないときは改善できる 2.最大値が存在する の両方が言えてはじめて正三角形の場合が最大と言うことができるのです。最大値が存在することは直感的に当たり前な気もしますが,厳密には「コンパクト集合上の連続関数は最大値を持つ」という大学数学の定理(高校数学で触れる一変数関数の最大値の原理の一般化)が必要になります。 自分は証明2が一番好きです。
解答 \(\triangle \mathrm{ABC}\) において、内接円の半径の公式より、 \(\begin{align} r &= \frac{2S}{a + b + c} \\ &= \frac{2 \cdot 6\sqrt{5}}{4 + 7 + 9} \\ &= \frac{12\sqrt{5}}{20} \\ &= \frac{3\sqrt{5}}{5} \end{align}\) 答え: \(\displaystyle \frac{3\sqrt{5}}{5}\) 練習問題②「余弦定理、三角形の面積公式の利用」 練習問題② \(\triangle \mathrm{ABC}\) において、\(3\) 辺の長さが \(a = 4\)、\(b = 3\)、\(c = 2\) であるとき、次の問いに答えよ。 (1) \(\cos \mathrm{A}\) を求めよ。 (2) \(\sin \mathrm{A}\) を求めよ。 (3) \(\triangle \mathrm{ABC}\) の面積 \(S\) を求めよ。 (4) \(\triangle \mathrm{ABC}\) の内接円の半径 \(r\) を求めよ。 余弦定理や三角形の面積の公式を上手に利用しましょう。得られた答えをもとに次の問題を解いていくので、計算ミスのないように注意しましょう!
スライダーを動かして方程式がkの値によってどう変化するか確認してください。 特にk=-1とk=0のとき、そして中心原点の円は表せないことが重要です。 検索用コード 円$(k+1)x^2+(k+1)y^2-6x-4y-4k+8=0$が定数$k$の値にかかわらず常に通る \\[. 2zh] \hspace{. 5zw}2点の座標を求めよ. 定点を通る円}}}} \\\\ 図形問題を以下のようにして数式的問題に言い換えることができる. {円がkの値に関係なく定点を通る}\, 」}$ \\[. 2zh] kに何を代入しても式が成立する}\, 」}$ \\[. 2zh] kについての恒等式となるよう(x, \ y)を定める}\, 」}$ \\\\\\ $kについて整理すると 結局は, \ kで整理して係数比較すると定点の座標が求まるということである. \\[. 2zh] \bm{kf(x, \ y)+g(x, \ y)=0がkについての恒等式\ \Longleftrightarrow\ f(x, \ y)=g(x, \ y)=0} \\[1zh] 2次の連立方程式を解くことになるが, \ 1次の連立方程式のように簡単に1文字消去ができない. 2zh] 一旦\bm{\maru1-\maru2}を計算し, \ \bm{2次の項を消去}する(\maru3). 2zh] これにより, \ 2次式\maru1と1次式\maru3の連立方程式に帰着する. 5zh] 図形的には, \ \maru1と\maru2は円, \ \maru3は直線を表す. 2zh] よって, \ 連立方程式\maru1, \ \maru2の解は, \ 図形的には\bm{2円\maru1, \ \maru2の交点の座標}である. 2zh] そして, \ 連立方程式\maru1, \ \maru3の解は, \ 図形的には\bm{円\maru1と直線\maru3の交点の座標}である. 2zh] 以下の問題でわかるが, \ \bm{\maru1-\maru2は2円\maru1, \ \maru2の2つの交点を通る直線}である. 2zh] 2円\maru1, \ \maru2の交点を求めることと円\maru1と直線\maru1-\maru2の交点を求めることは等しいわけである. 2つの円$C_1:x^2+y^2=4$と$C_2:(x-3)^2+(y-2)^2=5$がある.