複素数で内心を求める(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/27
🔁 類題: 複素数で内心を求める(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
3 点 $\mathrm{O}(0)$,$\mathrm{A}(4)$,$\mathrm{B}(4i)$ を頂点とする $\triangle\mathrm{OAB}$ の内心 $\mathrm{I}$ を表す複素数と,内接円の半径を求めよ.
3 辺の長さは $\mathrm{OA}=\mathrm{OB}=4$,$\mathrm{AB}=4\sqrt{2}$ である.
一般に,3 点 $\mathrm{P}(\alpha)$,$\mathrm{Q}(\beta)$,$\mathrm{R}(\gamma)$ を頂点とする三角形の内心は,$p=\mathrm{QR}$,$q=\mathrm{RP}$,$r=\mathrm{PQ}$ とするとき $\dfrac{p\alpha+q\beta+r\gamma}{p+q+r}$ で表される(角の二等分線と対辺の比の性質から導かれる).$\triangle\mathrm{OAB}$ で,頂点 O,A,B と向かい合う辺はそれぞれ AB,OB,OA であるから
\[ \mathrm{I}=\frac{\mathrm{AB}\cdot 0+\mathrm{OB}\cdot 4+\mathrm{OA}\cdot 4i}{\mathrm{AB}+\mathrm{OB}+\mathrm{OA}}=\frac{16+16i}{8+4\sqrt{2}}=\frac{4(1+i)}{2+\sqrt{2}}=(4-2\sqrt{2})(1+i) \]
内接円は実軸・虚軸に接するから,半径は $\mathrm{I}$ の実部に等しく $4-2\sqrt{2}$
(直角三角形の内接円の半径の公式 $\dfrac{4+4-4\sqrt{2}}{2}=4-2\sqrt{2}$ とも一致する.)
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