ベクタン点

ベクタン点



ベクタン点(英: Vecten points)は、ユークリッド幾何学における三角形の中心として知られる特異点です。この点は、与えられた三角形の各辺を一辺として外側または内側に描いた正方形。これらの正方形の中心どうしを結んでできる新たな三角形と、元の三角形との配景の中心として定義されます。

その名称は、19世紀フランスの数学者ベクタンが1817年にこの点を研究したことにちなみます。彼は当時ジェルゴンヌと共にニームで数学を教えていました。

外ベクタン点



△ABC に対して、その各辺 BC, CA, AB の外側に正方形を描き、それぞれの中心をそれぞれ Oa, Ob, Oc とします。元の三角形の頂点 A, B, C とこれらの中心 Oa, Ob, Oc を結んだ直線 AOa, BOb, COc は一点で交わります。この交点が外ベクタン点(Outer Vecten point または First Vecten point)です。

外ベクタン点の三線座標は、三角形の内角 A, B, C を用いて以下のように表されます。

$$ \sec\left(A - \frac{\pi}{4}\right) : \sec\left(B - \frac{\pi}{4}\right) : \sec\left(C - \frac{\pi}{4}\right) $$

クラーク・キンバリング氏の「三角形の中心事典(Encyclopedia of Triangle Centers)」では、X(485)としてリストアップされています。文脈によっては、単に「ベクタン点」という場合にこの外ベクタン点を指すことがあります。

外ベクタン三角形



外側の正方形の中心を結んでできる三角形 △OaObOc を、外ベクタン三角形(Outer Vecten Triangle)と呼びます。この外ベクタン三角形の重心は、元の △ABC の重心と一致するという興味深い性質を持ちます。さらに、外ベクタン三角形の垂心は、他ならぬ外ベクタン点自身になります。

内ベクタン点



△ABC に対して、その各辺 BC, CA, AB の内側に正方形を描き、それぞれの中心をそれぞれ Ia, Ib, Ic とします。元の三角形の頂点 A, B, C とこれらの中心 Ia, Ib, Ic を結んだ直線 AIa, BIb, CIc は一点で交わります。この交点が内ベクタン点(Inner Vecten point または Second Vecten point)です。

内ベクタン点の三線座標は、以下のように与えられます。

$$ \sec\left(A + \frac{\pi}{4}\right) : \sec\left(B + \frac{\pi}{4}\right) : \sec\left(C + \frac{\pi}{4}\right) $$

クラーク・キンバリング氏の事典では、X(486)として登録されています。

内ベクタン三角形



内側の正方形の中心を結んでできる三角形 △IaIbIc を、内ベクタン三角形(Inner Vecten Triangle)と呼びます。外ベクタン三角形と同様に、内ベクタン三角形の重心も元の △ABC の重心と一致します。そして、内ベクタン三角形の垂心は内ベクタン点自身です。

ベクタン点の主な性質



ベクタン点は、他のいくつかの重要な三角形の中心との間に興味深い関係を持ちます。

共線: 外ベクタン点 X(485) と内ベクタン点 X(486) は、三角形の九点円の中心や類似重心(Grebe point)と同じ直線上に位置します。
キーペルト双曲線: ベクタン点は、三角形に関連する有名な曲線であるキーペルト双曲線上にも位置しています。
* 等角共役点: ベクタン点の等角共役点は、剣持点(Kenmochi point)として知られています。

また、外側の正方形に関連する「flank lines」と呼ばれる特定の直線が一点で交わる性質や、「flank triangles」に関連する構成方法によっても外ベクタン点を定義できます。同様の性質は内ベクタン点にも当てはまります。

外側の正方形の頂点によって形成される「Grebe triangle」と呼ばれる三角形と元の三角形の配景の中心は、類似重心(ドイツでは発見者の名にちなみGrebe pointとも呼ばれます)となることが知られています。

関連する概念



ベクタン点の研究は、ナポレオン点やフェルマー点といった、三角形の辺に正三角形などを構成して得られる特異点に関する研究と関連が深いです。また、ボッテマの定理やフィンスラー・ハドヴィッガーの定理なども、正方形の構成に関連する有名な幾何学的定理です。

ベクタン点に関する詳細な情報や図解は、数学のリソースサイトであるWolfram MathWorldなどで確認できます。

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