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正四面体
質問させていただきます。
正四面体において、内接球と外接球の中心が一致する理由を考える上で、
外接球と内接球の中心が、頂点から面へ下ろした垂線の上を通るということを証明して、考えようと思っています。
外接球の場合は、三角形の合同を使えば簡単に証明できるのですが、内接球が証明できません。どうすれば良いのでしょうか?
回答
qwert asdfg さん、こんばんは。回答が遅くなり、ゴメン。
円や正四面体の対称性からほぼ自明なので、証明なんて考えたことはなかったのです。
あなたのやり方はその文からはよくわかりません。外接球の場合の証明でもアップしてくれればいいのですが。
私流の証明を書いてみます。
外接球の存在は認めるとしますよ。外接球の中心は正四面体の内部にあることも認めましょう。その中心をOとします。正四面体をABCDとします。このとき、OA=OB=OC=OD(なぜなら球Oは外接している)とAB=BC=CA=AD=BD=CDであることから立体OABC、OBCD,OCDA,OBDAは合同な正三角錐です。よってOから底面までの距離(正三角錐の高さ)も等しく(高さは底面に垂直に下した線分の長さですから、Oと面との距離になります)、すなわちOは4つの面までの距離が等しいです。よってこの点Oは内接球の中心でもあります。
書いてみると、突っ込まれそうなところがいくつかあるようですが、我慢できますか?(笑)
これでどうでしょうか。コメント欄に何か返事を書いてください。
回答ありがとうございます。 参考書にも、対称性より自明と書いてあったのですが、いまいち納得できなくて。 結果、理解することが出来ました。厳密な証明をする必要はないので、この考え方で覚えておこうと思います。 本当にありがとうございます。
どういたしまして。