レスターの定理

緑色の三角形のフェルマー点 $X_{13},X_{14}$、 九点円（薄い青の円）の中心 $X_{5}$、外心 $X_{3}$ はレスター円（黒い円）上にある。

平面幾何学におけるレスターの定理（レスターのていり、Lester's theorem）は、任意の不等辺三角形において外心・九点円の中心・2つのフェルマー点の4点が同一円上にあるという定理である。

この定理の名称は1997年に論文を発表したジューン・レスターに由来する。この4点を通る円は Clark Kimberling（英語）によってレスター円（Lester Circle）と命名されている。

レスターはこの定理を複素数を用いて証明しているが、のちに初等幾何学を用いた証明、ベクトルを用いた証明、コンピュータによる証明が発表されている。

レスター円

レスター円は、不等辺三角形の外心・九点円の中心・2つのフェルマー点の4点を通る円である。Clark Kimberling によって命名された。また、氏のサイト「Encyclopedia of Triangle Centers」ではX(1116)として登録されている。

中心の重心座標は、以下の式で表される。

$f(a,b,c):f(b,c,a):f(c,a,b)$

$f(a,b,c)=(b^{2}-c^{2})(2(a^{2}-b^{2})(c^{2}-a^{2})+3R^{2}(2a^{2}-b^{2}-c^{2})-a^{2}(a^{2}+b^{2}+c^{2})+a^{4}+b^{4}+c^{4})$

ここで、$a,b,c$ は3辺の長さ、$R$は外接円の半径である。

二等辺三角形の場合、4点が同一直線上に来るためこの円は定義できない。

拡張

Paul Yiu によれば、Bernard Gibert　は2000年にこの定理の拡張となる以下の事実を発表している。

直径の両端がキーペルト双曲線上にあり、かつその直径がオイラー線と直交する円は、2つのフェルマー点を通る。

Dao Thanh Oai は、直角双曲線を利用したさらなる一般化を発表した。

直角双曲線上に以下の点を定義する

• H と G は双曲線の同じ側にある点である。
• F₊ と F_- は、その点における双曲線の接線が HG と平行になる点である。2点は双曲線の中心に対して対称の位置にある。
• K₊ と K_- は、その点における双曲線の接線が HG 上の点 E を通る点である。

K₊K_- とHG の交点を D とし、DE の垂直二等分線と双曲線の交点を G₊, G_- とする。6点 D, E, F₊, F_-, G₊, G_- は共円である。

外部リンク

• Weisstein, Eric W. "Lester Circle". mathworld.wolfram.com (英語).