Egy háromszög beírt és körülírt körei

A háromszögbe írt kör  olyan kör, amely a háromszög minden oldalát érinti; a legnagyobb kör , amely egy háromszög belsejében lehet. Ennek a körnek a középpontja a háromszög felezőinek metszéspontja, és a háromszög középpontjának nevezzük .

A háromszög körvonala olyan kör, amely a háromszögön kívül esik, és érinti a háromszög egyik oldalát és a másik két oldal kiterjesztését . Minden háromszögnek három különálló köre van, amelyek mindegyike a háromszög másik oldalát érinti. A kör középpontja az egyik belső szög felezőjének és a másik két külső szög felezőjének en] metszéspontja . Mivel egy belső szög felezője merőleges egy szomszédos külső szög felezőjére, a beírt kör középpontja a körök három középpontjával együtt ortocentrikus rendszert alkot [1] .

Nem minden háromnál több oldalú sokszögben van beírt kör. Azokat, amelyeknek van, leírásnak nevezzük .

Kapcsolat egy háromszög területével

A beírt és a körkörök sugara szorosan összefügg a háromszög területével . [2]

Beírt kör

Legyen egy r sugarú beírt köre I középponttal . Legyen a a BC  hossza , b  az AC , c pedig az AB  hossza . Hagyja, hogy a beírt kör érintse AB -t egy C′ pontban , akkor ez egy egyenes. Ekkor a C'I sugár a háromszög magassága lesz . Így alapja c hosszúságú és r magasságú , ezért területe egyenlő . Hasonlóan van területe és van területe . Mivel ez a három háromszög kettévált , ezt kapjuk

hol  van a terület és  a fél kerülete .

Ha másik képletet szeretne kapni, fontolja meg a . Ez egy derékszögű háromszög, amelyben az egyik szár egyenlő r -el , a másik pedig egyenlő -val . Ugyanez igaz a . Az egész háromszög 6 ilyen háromszögből áll, és a teljes terület:

Kizárja

Érintse meg az AB oldalt érintő excirce az AC oldal kiterjesztését a G pontban , és legyen ennek a körnek a sugara, középpontja pedig legyen . Ekkor a háromszög magassága és területe is . Ugyanezen okok miatt van területe , de van területe . Akkor

.

Tehát a szimmetria miatt

.

A koszinusz törvénye alapján azt kapjuk

Ezt az identitással kombinálva azt kapjuk

De hát

és ez a Heron képlete egy háromszög területének kiszámításához az oldalaihoz képest.

A Heron képletét a -val kombinálva megkapjuk

.

Ugyanígy ad

.

Ezekből a képletekből látható, hogy a körkörök mindig nagyobbak a beírtnál és a legnagyobb kör a leghosszabb oldalnak, a körök közül a legkisebb pedig a legkisebb oldalnak felel meg. A képletek további kombinációja a következőkhöz vezet: [3]

A beírt kör területének aránya a háromszög területéhez képest kisebb vagy egyenlő , és egyenlőség csak szabályos háromszögeken érhető el . [négy]

Kapcsolódó buildek

A kilenc pontból álló kör és a Feuerbach - pont

Háromszög és Gergonne pont

A Gergonne-háromszöget (az ABC háromszög esetében ) a beírt kör három oldalának három érintkezési pontja határozza meg. Ezeket a csúcsokat T A -val jelöljük , és így tovább.. A T A pont az A csúcsgal szemben helyezkedik el .

Ezt a T A T B T C Gergonne-háromszöget az ABC háromszög érintési háromszögének is nevezik .

Három egyenes AT A , BT B és CT C metszi egymást egy pontban - a Gergonne pontban , és Ge  - X(7) -vel jelöljük . Gergonne pontja egy nyitott ortocentroid körben van, amelynek középpontja átlyukasztott. [6]

Érdekes módon a háromszög Gergonne-pontja a Gergonne - háromszög szimmediánjainak metszéspontja. A Gergonne pont tulajdonságainak teljes készlete megtalálható Dekov cikkében. [7]

Az érintőháromszög csúcsainak trilineáris koordinátáit a képletek adják meg

A Gergonne pont háromvonalas koordinátái

,

vagy ezzel egyenértékű a szinusztétel ,

.

A Gergonne-pont a Nagel-pont izotómikus konjugációja .

Háromszög és Nagel -pont

Az ABC háromszög Nagel-háromszögét (lásd a fenti ábrát) a T A , T B és T C csúcsok határozzák meg , amelyek az ABC háromszög köreinek érintkezési pontjai, és az X A pont ellentétes az A oldallal stb. háromszög T A T B T C a kört Mandart-körnek nevezzük (a Mandart-ellipszis speciális esete ). Három egyenes AT A , BT B és CT C felezi a kerületet, és egy Nagel-pontban metszi egymást Na  - X(8) .

A háromszög érintési pontjainak háromvonalas koordinátáit a körökkel a képletek adják meg

A Nagel-pont trilineáris koordinátáit a képletek adják meg

,

vagy ezzel egyenértékű a szinusztétel ,

.

A Nagel-pont a Gergonne -pont izotómikus konjugációja .

Beírt háromszögek háromvonalas koordinátái

A felezőpontok alapjaiból képzett háromszög csúcsainak trilineáris koordinátáit a képletek adják meg

A körök oldalainak érintkezési pontjaiból képzett háromszög trilineáris koordinátáit a képletek adják meg

Köregyenletek

Legyen x : y : z a pont trilineáris koordinátái , és legyen u = cos 2 (A/2) , v = cos 2 (B/2) , w = cos 2 (C/2) . A fent leírt négy kör a kétféleképpen határozható meg: [8]

A beírt kör egyéb tulajdonságai

Néhány képlet egy beírt kör sugarával

a háromszög területe pedig

Egy beírt vagy körvonal középpontjától való távolság képlete

Euler-tétel

Euler tétele kimondja, hogy egy háromszögben: [10]

ahol R és r in a körülírt és beírt körök sugarai, d  pedig e körök középpontjai közötti távolság.

Kizárások esetén az egyenlet így néz ki:

ahol r ex  az egyik kör sugara, d  pedig a körülírt kör és a kör középpontjai közötti távolság. [15] [16] [17]

Az I beírt kör középpontjának és az O körülírt kör középpontjának négyzetes távolságát a [18] egyenlet adja meg .

Hasonlóan a második képlethez:

Egyéb képletek a beírt vagy körvonal középpontjától való távolságra


és [21]

.

A excircle egyéb tulajdonságai

ahol J A J B ,J C  a körkörök középpontjai. [tíz]

Apollonius kerülete

Apollonius körének meghatározása

Legyen adott az ABC háromszög . Legyenek az ABC háromszög A , B és C csúcsokkal szemközti körei rendre E A , E B , E C (lásd az ábrát). Ekkor Apollonius E köre (a jobb oldali ábrán zölden látható) belül érinti az ABC háromszög három körét az E A , E B és E C pontokban (lásd az ábrát). [23] .

Apollonius körének sugara

Apollonius körének sugara , ahol r  a beírt kör sugara, s  pedig a háromszög fél kerülete. [24]

Az Apollonius-pont Ap meghatározása

Legyenek A' , B' és C' az E Apollonius-kör érintőpontjai a megfelelő körökkel. Ekkor az AA' , BB' és CC' egyenesek egy Ap pontban metszik egymást , amelyet az ABC háromszög Apollonius-pontjának nevezünk .

Izogonális konjugáció

Egy izogonális konjugációnak pontosan négy fix pontja van (azaz önmagukhoz konjugált pont): a beírt kör középpontja és a háromszög köreinek középpontja. [25]

Egy háromszög ortocentruma izogonálisan konjugált ennek a háromszögnek a körülírt körének középpontjához. [25]

Általánosítás más sokszögekre

Lásd még

Jegyzetek

  1. 1 2 Roger A. Johnson. Fejlett euklideszi geometria . - Dover, 2007 (eredeti - 1929) .. -  189. o ., #298(d).
  2. HSM Coxeter. Bevezetés a geometriába . - 2. - Wiley, 1961 ..
  3. Marcus Baker. Képletgyűjtemény egy sík háromszög területének. - 1885. január - T. 1. rész, köt. 1. (6) bekezdése alapján . — S. 134-138 . . Lásd még a kötet 2. részét. 2(1), 1885. szeptember 11-18.)
  4. D. Minda, S. Phelps. Háromszögek, ellipszisek és köbös polinomok // American Mathematical Monthly . - 2008. október. - Kiadás. 115 . — P. 679-689: 4.1. tétel. .
  5. S. I. Zetel. Új háromszög geometria. - Moszkva: UCHPEDGIZ, 1962. - S. 52-53 III. fejezet.
  6. Christopher J. Bradley, Geoff C. Smith. A háromszög középpontjainak elhelyezkedése // Forum Geometricorum. - 2006. - Kiadás. 6 . - S. 57-70. .
  7. Deko Dekov. Számítógéppel generált matematika : The Gergonne Point // Journal of Computer-generated Euclidean Geometry. - 2009. - T. 1 . — P. 1–14. . Az eredetiből archiválva: 2010. november 5.
  8. William Allen Whitworth. Trilineáris koordináták és a két dimenzió modern analitikai geometriájának egyéb módszerei. - 2012. - S. 210-215. — (Elfelejtett könyvek).
  9. Alfred S. Posamentier, Ingmar Lehmann. A háromszögek titkai. - Prometheus Books, 2012. - 289. o.
  10. 1 2 3 4 A. D. Kulanin, S. N. Fedin. Háromszög geometria feladatokban. - M . : "LIBROKOM" könyvesház, 2009. - ISBN 978-5-397-00786-3 .
  11. Thomas Chu. A Pentagon. - 2005. tavasz. - 45. o., 584. feladat ..
  12. 1 2 3 4 Amy Bell. Hansen derékszögű háromszög tétele, megfordítása és egy általánosítás // Forum Geometricorum. - 2006. - Kiadás. 6 . – S. 335–342 .
  13. Dimitrios Kodokostas. Háromszög kiegyenlítők // Matematikai Magazin. - 2010. - Kiadás. 83, április . - S. 141-146. .
  14. 1 2 Myakishev, 2002 , p. 11, 5. tétel.
  15. Roger Nelson. Euler-háromszög egyenlőtlenség szavak nélküli bizonyítással // Mathematics Magazine. - 2008. február. - Kiadás. 81. (1) bekezdése alapján . - S. 58-61 .
  16. R. A. Johnson. modern geometria. - Boston: Houghton Mifflin, 1929. - 187. o.
  17. Lev Emelyanov, Tatiana Emelyanova. Euler-képlet és Poncelet-porizmus // Forum Geometricorum. - 2001. - Kiadás. 1 . – S. 137–140. .
  18. 1 2 3 William N. Franzsen. A távolság a központtól az Euler-vonalig // Forum Geometricorum. - 2011. - T. 11 . – S. 231–236 . .
  19. Matematikai Közlöny , 2003. július, 323-324.
  20. Patricia R. Allaire, Junmin Zhou, Haishen Yao. A tizenkilencedik századi ellipszis azonosságának bizonyítása // Mathematical Gazette. - 2012. - Kiadás. 96, március . - S. 161-165. .
  21. Nathan Altshiller-Court. Főiskolai geometria. - Dover Publications, 1980. - P. 121, # 84.
  22. Odenhal, 2010 , p. 35-40.
  23. Darij Grinberg, Paul Yiu. Az Apollonius-kör mint Tucker-kör // Forum Geometricorum. - 2002. - Kiadás. 2 . - S. 175-182 .
  24. Milorad R. Stevanovi´c. Az Apollonius-kör és a kapcsolódó háromszög középpontjai // Forum Geometricorum. - 2003. - Kiadás. 3 . - S. 187-195. .
  25. 1 2 V. V. Prasolov. Brocard pontok és izogonális ragozás. - M . : MTsNPO, 2000. - (Matematikai oktatás könyvtára). — ISBN 5-900916-49-9 .

Irodalom

Linkek

Interaktív tartalommal rendelkező webhelyek