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 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 .
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 beírt kör sugara nem több, mint a háromszög magasságainak összegének kilenced része. [9]
- Euler-egyenlőtlenség : a beírt kör sugara nem haladja meg a körülírt kör sugarának felét, és az egyenlőség csak egy egyenlő oldalú háromszögre érvényes. [tíz]
- Tegyük fel, hogy a beírt kör érintőpontjai az oldalakat x és y , y és z , z és x hosszúságú szakaszokra osztják . Ekkor a beírt kör sugara [11]
a háromszög területe pedig
- Ha az a , b és c oldalakra esett magasságok h a , h b és h c , akkor az r beírt kör sugara egyenlő e magasságok harmonikus középértékének egyharmadával, azaz
- Az a , b és c oldalú háromszög r beírt kör sugarának és R körülírt körének sugarának szorzata [1]
- Néhány összefüggés a beírt kör és a körülírt kör oldalai, sugarai között: [12]
- A háromszögön áthaladó, a háromszög területét és kerületét kettéosztó egyenes átmegy a beírt kör középpontján. Lehet három, kettő vagy egy ilyen sor. [13]
- A háromszög oldalaira emelt merőlegesek a körkörök érintkezési pontjaiban egy pontban metszik egymást. Ez a pont szimmetrikus a beírt kör középpontjával a körülírt kör középpontjához képest [14] .
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]
- A fenti Euler első képletéből négyzetesre emelve és kihozva a lájkokat:
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
- A csúcstól a beírt kör szomszédos oldalakon lévő érintőpontjaiig mért távolság a szomszédos oldalak hosszának összegének fele mínusz az ellenkező oldal fele. [19] Tehát a B csúcs és a szomszédos TA és T C érintkezési pontok esetében ,
- Ha az ABC háromszög beírt körének középpontját I betűvel jelöljük ki , akkor [20] -ot kapunk.
és [21]
- Ha I -re kijelöljük az ABC háromszög beírt körének középpontját , AD az A szög felezőpontja , akkor
- A beírt kör középpontja egy olyan háromszögben van, amelynek csúcsai a háromszög oldalainak felezőpontjai. [tizennyolc]
- Háromszög -tétel vagy háromszög-tétel , vagy Kleiner-tétel : Ha D az A szög felezőjének metszéspontja az ABC háromszög körülírt körével , akkor I és J a BC oldalt érintő beírt és körbeírt kör középpontja , akkor .
- Munsion-tétel ( a Trident-tétel szerves része ). A beírt kör középpontját a körkörök középpontjával összekötő három szakasz felezőpontja a körülírt körön fekszik. [tíz]
- Harcourt tétele . Adjuk meg a háromszöget A , B és C csúcsai , a csúcsokkal szemközti oldalak a , b és c hosszúságúak , területük egyenlő K -vel és az egyenes tetszőleges pontban érinti a háromszögbe írt kört . Jelöljük a háromszög csúcsaitól az egyenesig mért távolságokat a ' , b ' és c '-ként, míg ha a csúcs és a kör középpontja az egyenes ellentétes oldalán fekszik, akkor a távolság negatívnak tekinthető. Akkor
.
A excircle egyéb tulajdonságai
- A következő összefüggés áll fenn a beírt kör r sugarára , a körülírt kör R sugarára, az s fél kerületére és az r a , r b , r c körök sugaraira : [12]
- A körkörök középpontjain átmenő kör sugara 2 R . [12]
- Az ABC háromszög A , B és C csúcsai a J A J B ,J C háromszög magasságainak alapjai ,
ahol J A J B ,J C a körkörök középpontjai.
[tíz]
- A háromszög oldalaira emelt merőlegesek a körkörök érintkezési pontjaiban egy pontban metszik egymást. Ez a pont szimmetrikus a beírt kör középpontjával a körülírt kör középpontjához képest [14] .
- Egy háromszög Spieker-középpontja köreinek gyökközéppontja [ 22] . Ha a háromszög Spiker-középpontjából 6 érintőt húzunk a háromszög 3 köréhez, akkor ezek mindegyike egyenlő lesz egymással.
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 2 Roger A. Johnson. Fejlett euklideszi geometria . - Dover, 2007 (eredeti - 1929) .. - 189. o ., #298(d).
- ↑ HSM Coxeter. Bevezetés a geometriába . - 2. - Wiley, 1961 ..
- ↑ 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.)
- ↑ D. Minda, S. Phelps. Háromszögek, ellipszisek és köbös polinomok // American Mathematical Monthly . - 2008. október. - Kiadás. 115 . — P. 679-689: 4.1. tétel. .
- ↑ S. I. Zetel. Új háromszög geometria. - Moszkva: UCHPEDGIZ, 1962. - S. 52-53 III. fejezet.
- ↑ Christopher J. Bradley, Geoff C. Smith. A háromszög középpontjainak elhelyezkedése // Forum Geometricorum. - 2006. - Kiadás. 6 . - S. 57-70. .
- ↑ 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.
- ↑ William Allen Whitworth. Trilineáris koordináták és a két dimenzió modern analitikai geometriájának egyéb módszerei. - 2012. - S. 210-215. — (Elfelejtett könyvek).
- ↑ Alfred S. Posamentier, Ingmar Lehmann. A háromszögek titkai. - Prometheus Books, 2012. - 289. o.
- ↑ 1 2 3 4 A. D. Kulanin, S. N. Fedin. Háromszög geometria feladatokban. - M . : "LIBROKOM" könyvesház, 2009. - ISBN 978-5-397-00786-3 .
- ↑ Thomas Chu. A Pentagon. - 2005. tavasz. - 45. o., 584. feladat ..
- ↑ 1 2 3 4 Amy Bell. Hansen derékszögű háromszög tétele, megfordítása és egy általánosítás // Forum Geometricorum. - 2006. - Kiadás. 6 . – S. 335–342 .
- ↑ Dimitrios Kodokostas. Háromszög kiegyenlítők // Matematikai Magazin. - 2010. - Kiadás. 83, április . - S. 141-146. .
- ↑ 1 2 Myakishev, 2002 , p. 11, 5. tétel.
- ↑ Roger Nelson. Euler-háromszög egyenlőtlenség szavak nélküli bizonyítással // Mathematics Magazine. - 2008. február. - Kiadás. 81. (1) bekezdése alapján . - S. 58-61 .
- ↑ R. A. Johnson. modern geometria. - Boston: Houghton Mifflin, 1929. - 187. o.
- ↑ Lev Emelyanov, Tatiana Emelyanova. Euler-képlet és Poncelet-porizmus // Forum Geometricorum. - 2001. - Kiadás. 1 . – S. 137–140. .
- ↑ 1 2 3 William N. Franzsen. A távolság a központtól az Euler-vonalig // Forum Geometricorum. - 2011. - T. 11 . – S. 231–236 . .
- ↑ Matematikai Közlöny , 2003. július, 323-324.
- ↑ Patricia R. Allaire, Junmin Zhou, Haishen Yao. A tizenkilencedik századi ellipszis azonosságának bizonyítása // Mathematical Gazette. - 2012. - Kiadás. 96, március . - S. 161-165. .
- ↑ Nathan Altshiller-Court. Főiskolai geometria. - Dover Publications, 1980. - P. 121, # 84.
- ↑ Odenhal, 2010 , p. 35-40.
- ↑ Darij Grinberg, Paul Yiu. Az Apollonius-kör mint Tucker-kör // Forum Geometricorum. - 2002. - Kiadás. 2 . - S. 175-182 .
- ↑ Milorad R. Stevanovi´c. Az Apollonius-kör és a kapcsolódó háromszög középpontjai // Forum Geometricorum. - 2003. - Kiadás. 3 . - S. 187-195. .
- ↑ 1 2 V. V. Prasolov. Brocard pontok és izogonális ragozás. - M . : MTsNPO, 2000. - (Matematikai oktatás könyvtára). — ISBN 5-900916-49-9 .
Irodalom
- Myakishev A.G. Háromszög geometriai elemek. — M. : MTsNMO, 2002.
- Clark Kimberling. Háromszög középpontjai és középső háromszögei // Congressus Numerantium. - 1998. - Kiadás. 129 . - S. i-xxv, 1-295 .
- Kiss Sándor. The Orthic-of-Touch és Intouch-of-Orthic Triangles // Congressus Numerantium. - 2006. - Kiadás. 6 . - S. 171-177 .
- Boris Odenhal. Néhány háromszög középpontja, amelyek a körkörök érintőjéhez kapcsolódnak // Forum Geometricorum. - 2010. - T. 10 .
Linkek
Interaktív tartalommal rendelkező webhelyek