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Stewartの定理の覚え方

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Stewartの定理とは次のような初等幾何の定理である:

(Stewartの定理)

三角形ABCの辺BC上に点Mを取り,a=BC,b=AC,c=AB,d=AM,m=BM,n=CMと定めると
b2m+c2n=a(d2+mn)
が成り立つ.
Stewartの定理 Stewartの定理

これがよく考えたら簡単だったという話をしたい(幾何が得意な人にとっては常識かもしれないが・・・).
まずa=m+nに注意すると,定理の主張は
b2mm+n+c2nm+n=d2+mn
と言い換えられる.さらに辺BC上の点Pに対して
f(P)=AP2+BPCP
と定めると,定理の主張は
f(C)mm+n+f(B)nm+n=f(M)
と言い換えられる.つまりSwewartの定理は,f(P)が辺BC上で1次関数に従って変化することを表している.
こう捉えると証明も簡単である.

A(0,h),B(p,0),C(q,0)としてよい.辺BC上の点P(x,0)に対して
f(P)=x2+h2+(xp)(qx)
となる.これはx1次関数なのでよい.

投稿日:20241025
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J_Koizumi
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