일본인의 정리
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1. 개요
일본의 정리는 원에 내접하는 다각형에서 한 꼭짓점을 지나는 현으로 나누어지는 모든 삼각형의 내접원 반지름의 합이 어떤 꼭짓점에 대해서도 같고 일정하다는 기하학 정리이다. 이 정리는 사각형의 경우(마루야마 요시히로의 정리)를 증명하면 일반적인 경우도 쉽게 얻을 수 있으며, 카르노의 정리를 통해서도 증명 가능하다. 정리는 먼저 원내접 사각형을 삼각 분할했을 때 삼각형의 내접원의 합이 일정하다는 것을 증명함으로써 증명할 수 있으며, 사각형 규칙을 원내접 다각형의 일반적인 분할에 적용하고 대각선을 "뒤집는" 과정을 통해 내접원의 합이 보존됨을 보인다.
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일본인의 정리 | |
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정리 개요 | |
이름 | 일본인의 정리 |
설명 | 어떤 방식으로든 순환 다각형을 삼각 분할할 때, 삼각형의 내접원의 반지름의 합은 일정함 |
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추가 설명 | 녹색 원의 반지름의 합 = 빨간색 원의 반지름의 합 |
관련 정보 | |
프랑스어 명칭 | Théorème japonais (테오렘 자포네) |
2. 정리
원에 내접하는 임의의 다각형에서, 한 꼭짓점을 지나는 현으로 나누어지는 모든 삼각형의 내접원의 반지름의 합은, 어떤 꼭짓점에 대해서도 같고 일정하다.[7]
이 정리는 먼저 특수한 경우, 즉 원내접 사각형을 어떻게 삼각 분할하든 삼각형의 내접원의 합이 일정하다는 것을 증명함으로써 증명할 수 있다. 사각형의 경우를 증명하면, 원내접 다각형 정리의 일반적인 경우는 바로 따름 정리로 얻어진다. 사각형 규칙은 원내접 다각형의 일반적인 분할의 사각형 구성 요소에 적용될 수 있으며, 규칙을 반복적으로 적용하면, 즉 하나의 대각선을 "뒤집으면" 주어진 분할로부터 가능한 모든 분할을 생성하며, 각 "뒤집기"는 내접원의 합을 보존한다.
사각형의 경우는 원내접 사각형에 대한 일본 정리의 간단한 확장으로 유도되며, 이는 사각형의 두 가지 가능한 삼각 분할에 해당하는 두 쌍의 내심으로 직사각형이 형성된다는 것을 보여준다. 이 정리의 단계는 기본적인 작도 유클리드 기하학 이상을 요구하지 않는다.[2]
대각선과 평행하고 내심의 사각형의 모서리에 접하는 평행 사변형을 추가로 작도하면, 원내접 다각형 정리의 사각형 경우는 몇 단계로 증명될 수 있다. 두 쌍의 반지름 합의 같음은 작도된 평행 사변형이 마름모라는 조건과 동일하며, 이는 작도에서 쉽게 보일 수 있다.
Wilfred Reyes (2002)는 원내접 사각형에 대한 일본 정리와 원내접 다각형 정리의 사각형 경우를 테보 문제 III의 결과로 증명하였다.[3]
정리의 증명은, 사각형의 경우 (마루야마 요시히로의 정리)가 제시되면 일반적인 경우도 쉽게 얻을 수 있다.[9] 또는 카르노의 정리로부터도 증명할 수 있다.[8]
2. 1. 정리의 역
주어진 다각형에서, 삼각형 분할에서의 내접원의 반지름의 총합이 삼각형 분할 방법에 의존하지 않고 일정할 때, 그 다각형은 원에 내접한다.[8]3. 증명
이 정리는 먼저 특수한 경우, 즉 원내접 사각형에 대한 정리를 증명함으로써 일반적인 경우로 확장할 수 있다. 어떤 방법으로 원내접 사각형을 삼각 분할하든, 삼각형의 내접원의 반지름의 합은 일정하다.[2]
사각형의 경우(마루야마 요시히로의 정리)가 증명되면, 일반적인 경우도 쉽게 유도할 수 있다.[9] 카르노의 정리를 이용해서 증명할 수도 있다.[8]
3. 1. 사각형의 경우 (마루야마 요시히로의 정리)
원내접 사각형의 경우, 두 가지 가능한 삼각 분할에 해당하는 두 쌍의 내심으로 직사각형이 형성됨을 보일 수 있다. 이는 기본적인 작도 유클리드 기하학 이상을 요구하지 않는다.[2]대각선과 평행하고 내심의 사각형 모서리에 접하는 평행 사변형을 추가로 작도하면, 원내접 다각형 정리의 사각형 경우는 몇 단계로 증명될 수 있다. 두 쌍의 반지름 합이 같다는 것은 작도된 평행사변형이 마름모라는 조건과 동일하며, 이는 작도에서 쉽게 확인할 수 있다.
테보 문제 III의 결과로 원내접 사각형에 대한 일본 정리와 원내접 다각형 정리의 사각형 경우를 증명하는 방법은 Wilfred Reyes (2002)에 의해 제시되었다.[3]
3. 2. 일반적인 경우
이 정리는 먼저 특수한 경우, 즉 원내접 사각형을 어떻게 삼각 분할하든, 삼각형의 내접원의 합은 일정하다는 것을 증명함으로써 증명할 수 있다.사각형 경우를 증명한 후, 원내접 다각형 정리의 일반적인 경우는 바로 유도되는 따름 정리이다. 사각형 규칙은 원내접 다각형의 일반적인 분할의 사각형 구성 요소에 적용될 수 있으며, 규칙을 반복적으로 적용하면, 즉 하나의 대각선을 "뒤집으면" 주어진 분할로부터 가능한 모든 분할을 생성하며, 각 "뒤집기"는 내접원의 합을 보존한다.
사각형의 경우는 원내접 사각형에 대한 일본 정리의 간단한 확장으로 유도될 수 있는데, 이는 사각형의 두 가지 가능한 삼각 분할에 해당하는 두 쌍의 내심으로 직사각형이 형성된다는 것을 보여준다. 이 정리의 단계는 기본적인 작도 유클리드 기하학 이상을 요구하지 않는다.[2]
대각선과 평행하고 내심의 사각형의 모서리에 접하는 평행 사변형을 추가로 작도하면, 원내접 다각형 정리의 사각형 경우는 몇 단계로 증명될 수 있다. 두 쌍의 반지름 합의 같음은 작도된 평행 사변형이 마름모라는 조건과 동일하며, 이는 작도에서 쉽게 보일 수 있다.
사각형 경우의 또 다른 증명은 Wilfred Reyes (2002)에 의해 제공된다.[3] 이 증명에서, 원내접 사각형에 대한 일본 정리와 원내접 다각형 정리의 사각형 경우는 테보 문제 III의 결과로 증명된다.
카르노의 정리를 이용하여 증명할 수도 있다.[8]
참조
[1]
서적
Advanced Euclidean Geometry
Dover Publ.
2007
[2]
서적
Japanese Temple Geometry
Charles Babbage Research Center
1989
[3]
간행물
An Application of Thébault's Theorem
http://forumgeom.fau[...]
2015-09-02
[4]
간행물
Un théorème Japonais
[5]
간행물
A Chinese theorem on geometry
[6]
간행물
幾何学ニ於ケル支那ノ一定理
[7]
간행물
Friends in youth
[8]
문서
Weisstein, Eric W. "Japanese Theorem" in MathWorld
[9]
간행물
三上義夫君ノ「幾何学ニ於ケル支那ノ一定理」ト題スル論文ニ就テ
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