4角形が円に外接するときの対辺の和
4角形が円に外接するときの対辺の和
4角形\(ABCD\)が円に外接するならば、対辺の和は等しくなる。
すなわち、
\[ \left|\overrightarrow{AB}\right|+\left|\overrightarrow{CD}\right|=\left|\overrightarrow{BC}\right|+\left|\overrightarrow{DA}\right| \] となる。
4角形\(ABCD\)が円に外接するならば、対辺の和は等しくなる。
すなわち、
\[ \left|\overrightarrow{AB}\right|+\left|\overrightarrow{CD}\right|=\left|\overrightarrow{BC}\right|+\left|\overrightarrow{DA}\right| \] となる。
逆は一般的に成り立ちません。
正方形でないひし形を考えればわかります。
正方形でないひし形を考えればわかります。
辺\(AB\)と円の接点を\(P\)、辺\(BC\)と円の接点を\(Q\)、辺\(CD\)と円の接点を\(R\)、辺\(DA\)と円の接点を\(S\)とする。
このとき、\(\left|\overrightarrow{AS}\right|=\left|\overrightarrow{AP}\right|,\left|\overrightarrow{BP}\right|=\left|\overrightarrow{BQ}\right|,\left|\overrightarrow{CQ}\right|=\left|\overrightarrow{CR}\right|,\left|\overrightarrow{DR}\right|=\left|\overrightarrow{DS}\right|\)となっている。
これより、
\begin{align*} \left|\overrightarrow{AB}\right|+\left|\overrightarrow{CD}\right| & =\left|\overrightarrow{AP}\right|+\left|\overrightarrow{PB}\right|+\left|\overrightarrow{CR}\right|+\left|\overrightarrow{RD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{AS}\right|+\left|\overrightarrow{QB}\right|+\left|\overrightarrow{CQ}\right|+\left|\overrightarrow{SD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{BQ}\right|+\left|\overrightarrow{QC}\right|+\left|\overrightarrow{AS}\right|+\left|\overrightarrow{SD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{BC}\right|+\left|\overrightarrow{AD}\right| \end{align*} となるので与式は成り立つ。
このとき、\(\left|\overrightarrow{AS}\right|=\left|\overrightarrow{AP}\right|,\left|\overrightarrow{BP}\right|=\left|\overrightarrow{BQ}\right|,\left|\overrightarrow{CQ}\right|=\left|\overrightarrow{CR}\right|,\left|\overrightarrow{DR}\right|=\left|\overrightarrow{DS}\right|\)となっている。
これより、
\begin{align*} \left|\overrightarrow{AB}\right|+\left|\overrightarrow{CD}\right| & =\left|\overrightarrow{AP}\right|+\left|\overrightarrow{PB}\right|+\left|\overrightarrow{CR}\right|+\left|\overrightarrow{RD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{AS}\right|+\left|\overrightarrow{QB}\right|+\left|\overrightarrow{CQ}\right|+\left|\overrightarrow{SD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{BQ}\right|+\left|\overrightarrow{QC}\right|+\left|\overrightarrow{AS}\right|+\left|\overrightarrow{SD}\right|\\ & =\left|\overrightarrow{BC}\right|+\left|\overrightarrow{AD}\right| \end{align*} となるので与式は成り立つ。
ページ情報
| タイトル | 4角形が円に外接するときの対辺の和 |
| URL | https://www.nomuramath.com/l3ciqws8/ |
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重心は中線を2:1に内分
3点を通る円
\[
x^{2}+y^{2}-\frac{1}{x_{1}y_{2}+y_{1}x_{3}+x_{2}y_{3}-x_{1}y_{3}-y_{1}x_{2}-y_{2}x_{3}}\left(\begin{array}{ccc}
x & y & 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}
y_{2}-y_{3} & y_{3}-y_{1} & y_{1}-y_{2}\\
x_{3}-x_{2} & x_{1}-x_{3} & x_{2}-x_{1}\\
x_{2}y_{3}-y_{2}x_{3} & y_{1}x_{3}-x_{1}y_{3} & x_{1}y_{2}-y_{1}x_{2}
\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}
x_{1}^{\;2}+y_{1}^{\;2}\\
x_{2}^{\;2}+y_{2}^{\;2}\\
x_{3}^{\;2}+y_{3}^{\;2}
\end{array}\right)=0
\]
4角形の対辺同士の内積
\[
\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{CD}=\frac{1}{2}\left(b^{2}+d^{2}-p^{2}-q^{2}\right)
\]
ブラーマグプタの公式
\[
S=\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)}
\]