京大理系数学'03年前期[3]
四面体OABCは次の2つの条件
(ii) 4つの面の面積がすべて等しい
をみたしている。このとき、この四面体は正四面体であることを示せ。
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解答 (i)より、 ・・・@ (空間ベクトルを参照)
などより、
∴ ・・・A
(ii)より、各面の三角形の面積Sについて、
・・・B ∴
Aより、
∴
∴ ・・・C
@において、などより、
・・・D (ii)より、Bと同様にして、
Cと同様にして、Dより、 ・・・E
また、
・・・F
C,E,Fより、
これより四面体OABCの各面はすべて正三角形であって、四面体OABCは正四面体です。
上記では、一々各辺の長さを確かめましたが、問題文に与えられている状況は、点O,点A,点B,点Cについて対等です。従って、ある四面体で成立する事実があれば、OをAに,AをBに、BをCに、CをOに名前を付け替えても全く同じことが成立します。この問題でも、Cを確認すれば、あとは、「各頂点の名前を付け替えることにより、が成り立つ」とすることができます。
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