Question Number 212822 by ajfour last updated on 24/Oct/24
Commented by ajfour last updated on 24/Oct/24
$${Consider}\:{triangle}\:{isosceles}\:{about} \\ $$$${upper}\:{vertex}. \\ $$
Commented by Ghisom last updated on 26/Oct/24
$$\mathrm{an}\:\mathrm{approach}\:\mathrm{from}\:\mathrm{the}\:\mathrm{far}\:\mathrm{side}: \\ $$$$\left(\mathrm{sorry}\:\mathrm{I}\:\mathrm{changed}\:{a}\rightleftarrows{b}\right) \\ $$$$\bigtriangleup_{{ppq}} \:\Rightarrow\:{r}=\frac{{q}\sqrt{\mathrm{2}{p}−{q}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+{q}}} \\ $$$$\mathrm{let}\:{q}=\mathrm{1}\:\Rightarrow\:{r}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}} \\ $$$$\mathrm{the}\:\mathrm{vertices}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\bigtriangleup\:\mathrm{are}\:{P},\:{Q},\:{R} \\ $$$${P}=\begin{pmatrix}{\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\end{pmatrix} \\ $$$${Q}=\begin{pmatrix}{\frac{\sqrt{\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}}+\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{\mathrm{0}}\end{pmatrix} \\ $$$${R}=\begin{pmatrix}{\frac{{p}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\frac{\sqrt{\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}}+\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{\frac{\sqrt{\left(\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}\right)\left(\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}\right)}}{\mathrm{4}}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\end{pmatrix} \\ $$$${C}_{{I}} =\begin{pmatrix}{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\sqrt{\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{\frac{\sqrt{\left(\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}\right)\left(\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}\right)}}{\mathrm{4}\left(\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}\right)}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\end{pmatrix} \\ $$$$\Rightarrow \\ $$$${a}=\frac{\sqrt{\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}} \\ $$$${b}=\frac{\sqrt{\left(\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}\right)\left(\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}\right)}}{\mathrm{4}}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}} \\ $$$$\mid{PC}_{{I}} \mid=\frac{\sqrt{{p}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{we}\:\mathrm{want}\:\mathrm{to}\:\mathrm{match}\:\mathrm{the}\:\mathrm{picture}\:\Rightarrow \\ $$$${a}\geqslant{b}\:\Rightarrow\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}<{p}\leqslant\mathrm{1}.\mathrm{66853858571} \\ $$$$ \\ $$$$\begin{cases}{{r}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{{a}=\frac{\sqrt{\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{{b}=\frac{\sqrt{\left(\mathrm{6}{p}+\mathrm{5}\right)\left(\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}\right)}}{\mathrm{4}}+\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\end{cases} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{find}\:{p}\:\mathrm{for}\:\mathrm{any}\:\mathrm{ratio}\:{a}:{b} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{further}\:\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{easily}\:\mathrm{get} \\ $$$$\begin{cases}{{r}=\frac{\sqrt{\mathrm{2}{p}−\mathrm{1}}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}{p}+\mathrm{1}}}}\\{{a}=\mathrm{2}{r}+\sqrt{\mathrm{1}−{r}^{\mathrm{2}} }}\\{{b}=\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{1}−{r}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{1}−\mathrm{4}{r}^{\mathrm{2}} }\right){r}}\end{cases} \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:\Leftrightarrow\:\sqrt{\mathrm{1}−{r}^{\mathrm{2}} }={a}−\mathrm{2}{r} \\ $$$$\mathrm{inserting}\:\mathrm{in}\:\left(\mathrm{3}\right)\:\&\:\mathrm{transforming}\:\mathrm{gives} \\ $$$${r}^{\mathrm{3}} −\mathrm{2}\left({b}−\mathrm{1}\right){r}^{\mathrm{2}} −\left({a}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right){r}+\frac{{b}}{\mathrm{2}}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow \\ $$$${r}=\frac{\mathrm{2}{b}}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{−\mathrm{3}{u}}}{\mathrm{3}}\mathrm{sin}\:\frac{\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}{v}}{\mathrm{2}\sqrt{−{u}^{\mathrm{3}} }}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{where} \\ $$$${u}=−\frac{\mathrm{4}{b}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{3}}−{a}+\frac{\mathrm{8}{b}}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{12}} \\ $$$${v}=−\frac{\mathrm{16}{b}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{27}}+\frac{\mathrm{16}{b}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{9}}−\frac{\mathrm{2}{ab}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{2}{a}}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{13}{b}}{\mathrm{9}}+\frac{\mathrm{41}}{\mathrm{54}} \\ $$$$\mathrm{but}\:{a},\:{b}\:\mathrm{are}\:\mathrm{not}\:\mathrm{independent}\:\mathrm{in}\:\mathrm{this} \\ $$$$\mathrm{approach}! \\ $$
Commented by Frix last updated on 26/Oct/24
$$\mathrm{Considering}\:\mathrm{the}\:\mathrm{originally}\:\mathrm{posted}\:\mathrm{picture}: \\ $$$$\mathrm{We}\:\mathrm{can}\:\mathrm{solve}\:\mathrm{for}\:{a}\left({b},\:{r}\right)\:\left[\mathrm{degree}\:\mathrm{2}\right]\:\mathrm{or}\:\mathrm{for} \\ $$$${b}\left({a},\:{r}\right)\:\left[\mathrm{degree}\:\mathrm{2}\:\mathrm{for}\:{b}^{\mathrm{2}} \right]\:\mathrm{but}\:\mathrm{not}\:\mathrm{for}\:{r}\left({a},\:{b}\right) \\ $$$$\left[\mathrm{degree}\:\mathrm{6}\right]. \\ $$
Commented by Frix last updated on 27/Oct/24
$$\mathrm{No}\:\mathrm{problem},\:\mathrm{I}\:\mathrm{will}\:\mathrm{upload}\:\mathrm{my}\:\mathrm{workings} \\ $$$$\mathrm{again}\:\mathrm{later}. \\ $$