座標を用いて図形の性質を証明する(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 座標を用いて図形の性質を証明する(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
$\triangle$ABC の重心を G とするとき,次の等式が成り立つことを,座標を用いて証明せよ.
\[ \mathrm{AB}^2+\mathrm{BC}^2+\mathrm{CA}^2=3(\mathrm{GA}^2+\mathrm{GB}^2+\mathrm{GC}^2) \]
G を原点にとり,A$(x_1,\ y_1)$,B$(x_2,\ y_2)$,C$(x_3,\ y_3)$ とする.G が重心であるから
\[ x_1+x_2+x_3=0,\qquad y_1+y_2+y_3=0 \]
$S=x_1^2+x_2^2+x_3^2+y_1^2+y_2^2+y_3^2$ とおくと,右辺 $=3S$ である.左辺は
\[ (x_1-x_2)^2+(x_2-x_3)^2+(x_3-x_1)^2+(y_1-y_2)^2+(y_2-y_3)^2+(y_3-y_1)^2 \]
\[ =2(x_1^2+x_2^2+x_3^2)-2(x_1x_2+x_2x_3+x_3x_1)+2(y_1^2+y_2^2+y_3^2)-2(y_1y_2+y_2y_3+y_3y_1) \]
ここで $(x_1+x_2+x_3)^2=0$ より $2(x_1x_2+x_2x_3+x_3x_1)=-(x_1^2+x_2^2+x_3^2)$.$y$ についても同様であるから
\[ (\text{左辺})=3(x_1^2+x_2^2+x_3^2)+3(y_1^2+y_2^2+y_3^2)=3S=(\text{右辺}) \]
\hfill 〔証明終〕
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