문제는 여기: https://arca.live/b/math/102761851

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tan A/2 tan B/2 + tan B/2 tan C/2 + tan C/2 tan A/2 = 1
이거 덧셈정리 사용하면 증명되긴하는데
다른 방법으로 못하나..?

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(A, B, C는 삼각형의 세 각이며, 원문에는 소문자로 되어 있었지만 임의로 수정함)


문제에 적힌 대로 탄젠트 덧셈공식을 사용하면 바로 나오지만, 다른 방식으로 증명하도록 하자.

tan A/2 = r/α,  tan B/2 = r/β,  tan C/2 = r/γ

그러면

tan A/2 tan B/2 + tan B/2 tan C/2 + tan C/2 tan A/2

= r² / αβ + r²/ βγ + r²α

=  r² (α + β + γ) / αβγ

따라서  r² (α + β + γ) = αβγ 를 증명하면 된다.


여기서는 헤론의 공식을 이용한다.

s = (a + b + c) / 2 일 때  삼각형의 넓이 S = √(s (s - a) (s - b) (s - c))

s = (a + b + c) / 2 = α + β + γ

s - a = (α + β + γ) - (β + γ) = α,  마찬가지로 s - b = β,  s - c = γ

즉 S = √(αβγ (α + β + γ))

그런데 삼각형의 넓이 S = (1/2) r (a + b + c) = r (α + β + γ) 이므로

r (α + β + γ) = √(αβγ (α + β + γ))

양변을 제곱하면  r² (α + β + γ) = αβγ  를 얻을 수 있다.