問題11286・・・やどかりさんのブログ http://blogs.yahoo.co.jp/oka_yadokary/37011627.html#37011627 より Orz〜
面積が 149+150√2 の八角形があって、内角がすべて 135゚ で、
辺の長さがすべて有理数で、そのうち2辺の長さが 5,9 であるとき、
長さが 5,9 以外の辺の長さは?
解答
辺の長さを順(左回り)に a,b,c,d,e,f,g,h とします。
長さが a,c,e,g の辺を延長して長方形を作れば、
a+(h+b)/√2=e+(d+f)/√2 ,c+(b+d)/√2=g+(f+h)/√2 になり、
a,b,c,d,e,f,g,h は有理数だから、
a=e ,h+b=d+f ,c=g ,b+d=f+h 、a=e ,b=f ,c=g ,d=h 、
よって、平行な辺の長さは等しいことがいえ、
辺の長さは順に a,b,c,d,a,b,c,d になります。
この八角形の面積を S とすれば、
S={a+(h+b)/√2}{c+(b+d)/√2}−b2/4−d2/4−f2/4−h2/4
={a+(d+b)/√2}{c+(b+d)/√2}−b2/4−d2/4−b2/4−d2/4
=ac+(a+c)(b+d)/√2+(b+d)2/2−b2/2−d2/2
=ac+bd+(a+c)(b+d)/√2 です。
本問で、長さが 5,9 以外の辺の長さを x,y とします。
辺の長さが順に 5,x,9,y,5,x,9,y の場合、
5・9+xy+(5+9)(x+y)/√2=149+150√2 、45+xy=149,14(x+y)=300 、
xy=104,x+y=150/7 、x,y は t2−(150/7)t+104=0 の解で、
7t2−150t+7・104=0 、(7t−52)(t−14)=0 、t=52/7,14 です。
( x=52/7,y=14 の場合と x=14,y=52/7 の場合は、右回りと左回りの違いだけです。 )
辺の長さが順に 5,9,x,y,5,9,x,y の場合、
5x+9y+(5+x)(9+y)/√2=149+150√2 、5x+9y=149,(5+x)(9+y)=300 、
5x=149−9y を (25+5x)(9+y)=1500 に代入して、(25+149−9y)(9+y)=1500 、
(58−3y)(9+y)=500 、3y2−31y−22=0 、(y−11)(3y+2)=0 、
y>0 だから y=11 、5x=149−9・11=50 、x=10 です。
まとめると、長さが 5,9 以外の辺の長さは 52/7,14 または 10,11 です。
*最初の図形に気づけてことな気を得ましたわ ^^;☆
長方形の4隅から、2種類の直角二等辺三角形を削り取ったもの… であることに気づけました ^^;v 5-9-x-y・・・ (5+√2*(9+y)/2)(x+√2*(9+y)/2)-(9^2+y^2)/2 =5x+(9+y)^2/2-(9^2+y^2)/2+(5+x)*(9+y)/2*√2 =149+150√2・・・x=10, y=11 ♪ (9+√2*(5+x)/2)(y+√2*(5+x)/2)-(5^2+x^2)/2 =9y+(5+x)^2/2-(5^2+x^2)/2+(9+y)(5+x)/2*√2 =149+150√2・・・x=10, y=11 5-x-y-9・・・ (5+(x+9)√2/2)(y+(x+9)√2/2)-(x^2+9^2)/2 =5y+(x+9)^2/2-(x^2+9^2)/2+(5+y)(x+9)/2*√2 =149+150√2・・・x=11, y=10
5-x-9-y・・・ (5+(x+y)√2/2)(9+(x+y)√2/2)-(x^2+y^2)/2 =45+(x+y)^2/2-(x^2+y^2)/2+14(x+y)/2*√2 =149+150√2・・・(x,y)=(52/7, 14), (14.52/7)
もう疲れた...たぶんこの2種類のはずなので…
残りの2辺の長さは… (10,11) or (52/7, 14) だと思います ^^;
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