130121 初版
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三角形ABCの外心 O は

外接円の中心
外接円は3点A, B, Cを通る円
点O は A, B, Cから等距離の点
i.e. OA = OB = OC
点O は 各辺の垂直二等分線上にある
i.e. 三辺の垂直二等分線の交点である

外心の座標の計算

\(\overrightarrow{\rm AB}=\vec{b}\), \(\overrightarrow{\rm AC}=\vec{c}\) として,
A を基点とする外心の位置ベクトルを \(\vec{p}\) とする。
正射影の考えを使う。
ABの中点をMとすると,三角形OAMは直角三角形で,
\({\rm AM}=\dfrac{1}{2}{\rm AB}=\dfrac{1}{2}\left|\vec{b}\right|\)
\({\rm AM}=|\vec{p}|\cos\angle{\rm OAB}=\dfrac{\vec{p}\cdot\vec{b}}{\left|\vec{b}\right|}\)
よって,\(\vec{p}\cdot\vec{b}=\dfrac{1}{2}\left|\vec{b}\right|^2\)
同様に,\(\vec{p}\cdot\vec{c}=\dfrac{1}{2}\left|\vec{c}\right|^2\)
\(\vec{p}=s\vec{b}+t\vec{c}\)と置いて,連立方程式を解く。
\(\varDelta=|\vec{b}|^2|\vec{c}|^2-(\vec{b}\cdot\vec{c})^2\),  \(\varDelta_b=\dfrac{1}{2}|\vec{c}|^2\left(|\vec{b}|^2-\vec{b}\cdot\vec{c}\right)\),  \(\varDelta_c=\dfrac{1}{2}|\vec{b}|^2\left(|\vec{c}|^2-\vec{b}\cdot\vec{c}\right)\) と置いて
\(s=\dfrac{\varDelta_b}{\varDelta}\),  \(t=\dfrac{\varDelta_c}{\varDelta}\)