【3】 図のように,任意のにおいて,つの内角それぞれの等分線を引き,角を図のように定める.隣接する本の等分線が交わる点をとする.このとき,は正三角形であることを以下の(ⅰ)から(ⅴ)の問いに答えながら証明せよ.なお,解答できない問いがあっても,その問いの結果を使って以降の問いに解答してよい.
(ⅰ) に正弦定理を用いることにより,
を示し,さらにに正弦定理を用いることにより,
を示せ.ただし,はの外接円の半径である.
(ⅱ) とに加法定理を用いることにより,
を示せ.必要ならば,倍角の公式を用いてもよい.
(ⅲ) (ⅰ)と(ⅱ)より次を示せ.
(ⅳ) (ⅲ)より,を示せ.必要ならば,以下の事実を用いてもよい.
[事実] とに関する連立方程式
の解は,の範囲にはだけである.
(ⅴ) (ⅳ)より,を示せ.