ポンペイウの定理
ポンペイウの定理（ポンペイウのていり、Pompeiu's theorem）は、ルーマニアのポンペイウ（Dimitrie Pompeiu）が1936年に発表した[1]、平面幾何学における定理である。内容は初等的であるが、古くより知られたものではない。
概要 編集
定理の内容は次の通りである。
ここに、「PA, PB, PC の長さを各辺に持つ三角形が存在する」とは、三角不等式
- PA + PB ≥ PC
- PB + PC ≥ PA
- PC + PA ≥ PB
が成立することを意味する。ただし、どれかの等号が成立する場合、三角形はつぶれているのであり、これを「退化した三角形」と呼ぶことにする。この定理において、三角形が退化するための必要十分条件は、点 P が三角形 ABC の外接円上に位置することである。
証明 編集
この定理は簡潔に証明できる。点 C を中心とした60°の回転によって、A, B, C, P がそれぞれ A', B', C', P' に移るとする。このとき、A' = B, C' = C である。∠PCP' = 60° かつ PC = P' C であるから、∆PCP' は正三角形であり、PC = PP' である。また、PA = P' A' = P' B であるから、∆PBP' の三辺は PA, PB, PC の長さに等しく、これが求める三角形である。P, B, P' が同一直線上に並ぶ場合は三角形が退化するが、そのための条件はトレミーの定理より直ちに求まる。
類似の定理 編集
ポンペイウの定理は、3次元空間内で考えて、P が正三角形 ABC と同一平面上にない場合でも成立する[2]。また、辺を一つ増やしたバージョンもある[3]。すなわち、
脚注 編集
- ^ D. Pompeïu, Une identité entre nombres complexes et un théorème du géometrie élémentaire, Bull. Math. Phys. Éc. Polytech. Bucarest 6 (1936), 6-7
- ^ G. R. Veldkamp, A theorem from elementary plane geometry, Nieuw Tijdschr. Wisk. 44 (1956/57), 1-4
- ^ D. Pompeïu, La géométrie et les imaginaires: démonstration de quelques théorèmes élémentaires, Bull. Math. Phys. Éc. Polytech. Bucarest 11 (1940), 29-34
外部リンク 編集
- Floor van Lamoen. "Pompeïu's Theorem". mathworld.wolfram.com (英語).