叶中豪平面几何讲座2

2019-03-28 15:36

1、一道有趣的新编题

设D、E、F是△ABC的内切圆的切点,O、I分别是其外心和内心,

在DI、EI、FI的延长线上分别截取IA'=IB'=IC'=R(外接圆半径)。 求证:AA'=BB'=CC'=OI;且直线AA'、BB'、CC'共点于外接圆 上一点P,P关于△ABC的Simson线恰垂直于OI。

2、大家来讨论一下中等数学高248号问题怎么解决

本题结论优美,是Fuhrmann圆的推广。(当P点取垂心时即得到Fuhrmann圆)

1

呵呵,没有必要Menelaus定理,有如下巧证:

如图,自A、B、C分别作PA、PB、PC的垂线,围成△DEF。取△DEF的内心I。

易见A1在以PD为直径的圆上,且因A1是BC弧中点,故D、I、A1共线。得∠PA1I=90°。

同理∠PB1I=∠PC1I=90°。故A1、B1、C1、P、I五点共圆。证毕

2

评注:

《近代欧氏几何学》第7章§207定理(曼海姆):

“如图,设△DEF是△ABC的内接三角形,△DEF关于△ABC的Miquel点为M。 设任意三条共点直线AP、BP、CP交相应的Miquel圆于A1、B1、C1,则A1、B1、C1、M、P五点共圆。”

3

取P为△ABC的内心,并改换△DEF作为立足点,即可得到原题。

3、垂极点研究

已知△ABC和任意直线x,自A、B、C作x的垂线,垂足分别为A′、B′、C′; 再自A′、B′、C′分别作对边BC、CA、AB的垂线,那么这三条垂线一定共点。

4

这一结论用平方差原理不难论证,它属于两个三角形正交的一种退化情形。(其中退化三角形就是A′B′C′)

所共点X,可称为△ABC关于直线x的“垂极点”(orthopole),见《近代欧氏几何学》§406。

垂极点在近代欧氏几何里是个相对重要的概念,曾被Neuberg、Soons、Gallatly等人广泛研究。它与Simson线甚至费尔巴哈定理都有深刻联系,如:

性质1 倘若一条直线x与△ABC的外接圆相交,则其垂极点正是两个交点处

Simson线的交点。

性质2 若直线经过外心,则其垂极点在△ABC的九点圆上。

4、我于多年前也曾对垂极点作过一番考察,得到它的一些有趣属性,有机会再详作介绍。

如:

5


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