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トリリウムの定理

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トリリウムの定理[1] (トリリウムのていり、露: теорема трилистника、英: Trillium theorem)あるいは内心傍心補題(Incenter/excenter lemma)とは幾何学の定理の一つである。

△ABCにおける内心をI、点Aに対する傍心をJとする。半直線AI(これはJを通過する)と△ABCの外接円との交点をPとする。

このとき、点I,B,J,Cは点Pを中心とする同一円周上にある。

証明

半直線ABと傍接円との接点をHとする。

まず ∠BAP = ∠CAP より PB = PC である。

次に

∠IBP = ∠IBC + ∠CBP = ∠IBC + ∠CAP = ∠IBA + ∠IAB = ∠BIP

つまり ∠IBP = ∠BIP。

よって△PBIは二等辺三角形であり PB = PI である。

以上から PB = PI = PC である。

また

∠JBI = ∠IBC + ∠JBC = 1/2∠ABC + 1/2∠CBH = 1/2 (∠ABC + ∠BCA + ∠CAB) = 90°

つまり ∠JBI = 90°

いま直角三角形JBIにおいて斜辺IJ上に点Pがあることと PB = PI が分かっている。このとき

∠PJB = 90° - ∠BIP = 90° - ∠IBP = ∠PBJ

より△PBJは二等辺三角形であり PB = PJ である。

以上から PB = PI = PC = PJ である。

これが示されるべきことであった(Q.E.D.)。

一般化

出典

外部リンク

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