ABCDEFG を正7角形とするとき
AB, AC, AD の長さを
おのおの a, b, c とおくとき
1/a = 1/b + 1/c
であることを示せ。

解答

正7角形 ABCDEFG の外接円の中心を O とし
半径を r とする。
α = 180°/7 とおくと
∠AOB = 2α, ∠AOC = 4α, ∠AOD = 6α なので
AB = 2r sin α, AC = 2r sin 2α, AD = 2r sin 3α である。

1/a = 1/b + 1/c
 を示すためには

1/sin α = 1/sin 2α + 1/sin 3α
つまり
 sin 2α sin 3α = sin α (sin 2α + sin 3α ) ..... @
 を示せばよい。

sin 2α sin 3α = 2 sin α cos α sin 3α
 = sin α( sin 4α + sin 2α )
であり
 4α + 3α = 180°
なので
sin 4α = sin 3α
であるから @ が成り立つ。

よって
1/a = 1/b + 1/c
である。
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