https://manabitimes.jp/math/628 において、「ちなみにこの公式はベクトルの面積比の公式からすぐに導ける。」とありますが、もう少し深堀りしてほしいです。
分子が になるのは(面積比の公式から)わかるのですが、分母に がつくのがわかりません。
例えば を代入すれば確かに分母に をつけないとつじつまが合わないことはわかるのですが、どこから分母に をつけようという発想が出てくるのでしょうか?
他の例を見ても、係数和を1にしたい意図が見えるのですが、なぜ係数和を1にすれば正しくなるのでしょうか(例えば答案を作る場合に「係数和を1にしたいため~~で割る。」みたいなことを書きませんよね?自然な内容として回答をお願いしたく存じます)。
ベストアンサー
初心に帰り、原点を中心とする半径1の円周に内接する三角形ABCを考えてみます。平面上のどんな三角形も、この三角形ABCと相似になります。三角形ABCが鈍角三角形のときには、Aを通る直径が円周と交わる点をA'、BをB'、CをC'と書き換えると、三角形A’B’C’は鋭角三角形になります。そして、3つの角2A、2B、2Cを360度から引いた角がそれぞれ2A'、2B'、2C'になりますから、三角形ABCが鋭角三角形の場合を考えれば十分です。半径OA上に、OD=sin2Aとなる点Dをとり、対角線OEが直線OC上に、OFが半径OB上にくる平行四辺形ODEFをかきます。このとき、三角形ODEに正弦定理を用いると、DE=sin2B、
OE=sin2Cになりますから、ベクトルの和から、
が成り立ちます。そこで、原点を平面上の任意の場所に移動し、外心の位置ベクトルをとおくと、式1は、
と書き直せます。よって、
=
「係数の和が1になる」のは、式1の同値変形からくるものですから、たとえば
とすれば、必ずになります。