問題3411(思いつき問)の解答です ^^v
各辺が a ≦ b ≦ c なる三角形ABC内部に点 P を取るとき、その点 P から各頂点 A, B, C までの距離 PA+PB+PC の最長の長さを求めよ。
簡単に言えると思ってたけど...わかりません...^^;
直感的には...内部に最短点(フェルマー点)があるのだから...
それから一番離れた点...つまり...C=P のときで、
最長距離=b+c だと...?
これがいえれば...
凸四角形ABCD内部に点 P をとるとき、AP+BP+CP+DP の最大値をとるときの点 P もい ずれかの頂点に一致するはずで...それらの図形の内部の点か外部の点かを評価する とき最長距離より大なら外部と言えるはずだと...^^?...一般の凸多角形の場合にも 言えるような気も...?
・夜ふかしのつらいおじさんのもの Orz〜
(1)
三角形の角の大きさと対辺の大小とは一致します。
角がA<B<Cなら、辺もa<b<cです。
また、三角形の2辺の和は、他の1辺より長いです。
(2)
三角形ABCの内部で各頂点までの距離の和が最小の地点は、
正三角形BCDの外接円と線分ADとの交点Eです。
※ 今回はこれはテーマではないので説明は省きます。
(3)
BEとACの交点をFとします。 Cを中心とする半径CFの円とBFとの交点をGとします。線分GF上に点Hを取ります。(∠FHC>∠HFCです)
(4)
AE+BE+CE<AH+BH+CHです。
三角形AFHにおいて、AH<HF+FAです。
三角形CFHにおいて、CH<CFです。
だから、
AH+BH+CH<HF+FA+BH+CF
=AF+BH+HF+CF=AF+BF+CF=BF+AC
また、三角形ABFの内角のうちFが最大なので、
BF<AB だから、
BF+AC<AB+AC
*おおっ!! Yeah !!
フェルマー点以外の点の場合でも同じ原理で言えそうね♪
「これがいえれば... 凸四角形ABCD内部に点 P をとるとき、AP+BP+CP+DP の最大値をとるときの点 P もいずれかの頂点に一致するはずで... それらの図形の内部の点か外部の点かを評価するとき最長距離より大なら外部と言えるはずだと...^^?... 一般の凸多角形の場合にも言えるような気も...? 」
とありますが、下線部分は誤りです。 スモークマンさんのいうように、下の三角形で各頂点までの和が距離の最大の場合、 赤い辺の長さの合計がその和になります。 底辺の両端からの距離の和が一定という図をかくと楕円になりますがこの三角形を内部に含んでいます。 三角形の外部でも最大値より小さな点があるのは明らかです。
*これはちょっと同意しかねるなぁ...^^;
底辺からの距離の和は等しいだけで...残りの頂点までの和が考慮されてないと思うから...Orz〜v
その後...Junko先生&夜ふかしのつらいおじ様(の図の掲載の)からのご許可いただきましたので...
夜ふかしのつらいおじ様のコメント...Orz~
> 最初の△ABC(BCが底辺)外の楕円上の点Pから、最初の△ABCの各点までの距離は、
> PA+PB+PC=PA+一定(=AB+AC) >AB+AC のはずでは?...
これはその通りです。自分が次のように書いたとき、上の太字のPAのことは、意識にありませんでした。
「スモークマンさんのいうように、下の三角形で各頂点までの和が距離の最大の場合、赤い辺の長さの合計がその和になります。底辺の両端からの距離の和が一定という図をかくと楕円になりますがこの三角形を内部に含んでいます。三角形の外部でも最大値より小さな点があるのは明らかです。 」
> だからといって...楕円内部で、△ABC外部の点からの和がAB+AC より常に大きいかど > うかは...すぐにはわからないのですが...^^;
> たとえば...Aを中心にABの円を描き...QB+QC=AC という楕円との交点Rなら...△ABC
> > 外の点なのに...> RA+RB+RC=AB+AC なので...
> この円と楕円との外部と内部でいろいろなケースが考えられそうな気がします...
この考察をヒントに次のような図を書いておきます。ペイントでかいたのできれいではありませんが、意味は通じると思います。
RとR'は、中心A、半径ABの円 と 焦点がBとCでQB+QC=ACの楕円が交わる点
青の線はPA+PB+PC=AB+ACのところ(歪んだおむすび形)
赤の領域は△ABCの外部で3頂点までの距離の和がAB+ACより短いことが明らかな点
ピンクの領域は△ABCの外部で3頂点までの距離の和がAB+ACより短いはずの点(ともかく赤っぽい色のところが三角形の外部でありながら頂点までの距離の和がAB+ACより小さいところ)
B、Cが焦点で、Q'B+Q'C=ABの楕円、中心がA、半径がACの円もかき加えればもっとよいのでしょう。しかし、楕円はきちんとかけないので止めました。
*素敵な図を感謝です♪ ~m(_ _)m~v
想うに...A,C を焦点に SA+SC=AC になる楕円も加えて考えればもっと広い領域の存在が
言えそうですよね...^^v
|