ブラーマグプタの公式
ブラーマグプタの公式
4角形\(ABCD\)の辺の長さを順に\(a,b,c,d\)として半周長を\(s=\frac{a+b+c+d}{2}\)とする。
この4角形が円に内接するとき面積\(S\)は
\[ S=\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)} \] となる。

4角形\(ABCD\)の辺の長さを順に\(a,b,c,d\)として半周長を\(s=\frac{a+b+c+d}{2}\)とする。
この4角形が円に内接するとき面積\(S\)は
\[ S=\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)} \] となる。
(0)
円に内接しているので対角の和は\(\pi\)となる。ブレートシュナイダーの公式より、
\begin{align*} S & =\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)-abcd\cos^{2}\frac{A+C}{2}}\\ & =\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)-abcd\cos^{2}\frac{\pi}{2}}\\ & =\sqrt{\left(s-a\right)\left(s-b\right)\left(s-c\right)\left(s-d\right)} \end{align*}
(0)-2
円に内接しているので、\[ \cos B=\frac{a^{2}+b^{2}-c^{2}-d^{2}}{2\left(ab+cd\right)} \] となる。
これを使って、
\begin{align*} S & =\frac{1}{2}ab\sin B+\frac{1}{2}cd\sin D\\ & =\frac{1}{2}ab\sin B+\frac{1}{2}cd\sin\left(\pi-B\right)\\ & =\frac{1}{2}\left(ab+cd\right)\sin B\\ & =\frac{1}{2}\left(ab+cd\right)\sqrt{1-\cos^{2}B}\\ & =\frac{1}{2}\left(ab+cd\right)\sqrt{1-\left(\frac{a^{2}+b^{2}-c^{2}-d^{2}}{2\left(ab+cd\right)}\right)^{2}}\\ & =\frac{1}{4}\sqrt{\left(2ab+2cd\right)^{2}-\left(a^{2}+b^{2}-c^{2}-d^{2}\right)^{2}}\\ & =\frac{1}{4}\sqrt{\left(2ab+2cd+a^{2}+b^{2}-c^{2}-d^{2}\right)\left(2ab+2cd-a^{2}-b^{2}+c^{2}+d^{2}\right)}\\ & =\frac{1}{4}\sqrt{\left(\left(a+b\right)^{2}-\left(c-d\right)^{2}\right)\left(\left(c+d\right)^{2}-\left(a-b\right)^{2}\right)}\\ & =\frac{1}{4}\sqrt{\left(a+b+c-d\right)\left(a+b-c+d\right)\left(c+d+a-b\right)\left(c+d-a+b\right)}\\ & =\frac{1}{4}\sqrt{\left(2s-2d\right)\left(2s-2c\right)\left(2s-2b\right)\left(2s-2a\right)}\\ & =\sqrt{\left(s-d\right)\left(s-c\right)\left(s-b\right)\left(s-a\right)} \end{align*}
ページ情報
タイトル | ブラーマグプタの公式 |
URL | https://www.nomuramath.com/os15xpl4/ |
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円に外接する4角形の面積
\[
S=\sqrt{abcd}\sin\frac{A+C}{2}
\]
3点を通る円
\[
\det\left(\begin{array}{cccc}
x^{2}+y^{2} & x & y & 1\\
x_{1}^{2}+y_{1}^{2} & x_{1} & y_{1} & 1\\
x_{2}^{2}+y_{2}^{2} & x_{2} & y_{2} & 1\\
x_{3}^{2}+y_{3}^{2} & x_{3} & y_{3} & 1
\end{array}\right)=0
\]
3角形の垂心と円に内接する4角形
第1余弦定理と第2余弦定理
\[
a^{2}=b^{2}+c^{2}-2bc\cos A
\]