三角形（２）

三角形（１）からの続き

半径$r$の円が内接する直角三角形で，円の接点が斜辺を$a,\ b$に分割するものの面積が，簡単な表式 $S=ab$で与えられるので，ピタゴラスの定理を経由せずに幾何学的に説明できそうな気がする。

図：長方形への図形断片の埋め込み

そこで，一辺が$a,\ b$の長方形を対角線で分割した△AQB=$ab/2$に，前回の図における図形の断片がきれいに埋め込めるのではないかないかと思ってトライしてみる。2種類の三角形は底辺の$a, \ b$と高さ$r$をそのままにして頂点の位置をずらせばきれいにおさまる。すなわち，△BCQ=$ar/2$と△ACQ=$br/2$である。

長方形を対角線で分割した三角形△AQBからこれらの面積を除けば，薄い三角形△ABCが余る。したがって，この面積は，△ABC $= \frac{1}{2}\{ab -(a+b)r\}$である。前回の円を内接する直角三角形の面積条件は，$S=r(a+b+r)$だったので，△ABC $= \frac{1}{2}\{(ab -S) + r^2\}$となる。つまり，△ABC =$r^2/2$を満足する場合に$S=ab$となって，断片が長方形に収まることになる。

何だか回りくどい話になって，図形からすんなりと説明できたとはいいにくかった。上の例では，面積を保ったままA→Eに変形すれば，△ABC=△EBCになっているのだけれど，それは特別な場合である。