(1)
∠DAP=x とおくと
四角形AEPDの角は360°であるので∠ADP=∠AEP=90°から
∠DPE=180°−A
PD=APsinxPE=APsin(A−x)
またDEに関する余弦定理より
DE2=PD2+PE2−2PD⋅PE⋅cos(180°−A)
=(APsinx)2+(APsin(A−x))2−2(APsinx⋅APsin(A−x))⋅cos(180°−A)
=AP2sin2x+AP2sin2(A−x)+2AP2sinx⋅sin(A−x)⋅cosA
=AP2sin2x+AP2sin2(A−x)+2AP2sinx⋅cosA(sinA⋅cosx−cosA⋅sinx)
=AP2sin2x+AP2sin2(A−x)+2AP2sinx⋅sinA⋅cosA⋅cosx−2AP2sin2x⋅cos2A
=AP2sin2x+AP2(sinA⋅cosx−cosA⋅sinx)2+2AP2sinx⋅sinA⋅cosA⋅cosx−2AP2sin2x⋅cos2A
=AP2sin2x+AP2sin2A⋅cos2x−AP2cos2A⋅sin2x
=AP2(sin2x+sin2A⋅(1−sin2x)−(1−sin2A)sin2x)
=AP2sin2A
これから
DE=APsinA
(2)
APsinAが最小となるには
APが最小となればよい
これはAPがBCの垂線であれば最小となるので
AP⊥BC