叶中豪平面几何讲座2(2)

2019-03-28 15:36

外接圆切线的垂极点,一定位于由Simson线的包络所形成的Steiner三叶内摆线上。

正由这一性质,就可以在几何画板中方便地作出轨迹型的Steiner三叶内摆线了:

另外还有一个奇妙结论,先介绍于此。

考虑直线x绕着定点P旋转,这时其垂极点的轨迹总是一个椭圆。有意思的是:这个椭圆始终与上述Steiner三叶内摆线保持相切!

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当旋转中心选为外心时,椭圆退化为圆——即△ABC的九点圆,这相当于上面的性质2;

(注:这也就表明,过外心的每条直线,相应于九点圆上某点。这是考察Feuerbach定理的一个有效视角。)

当旋转中心位于△ABC的外接圆上时,椭圆退化成这点对应的Simson线上的一条线段。我曾将此改编成一道习题,它与梁绍鸿《初等数学复习及研究(平面几何)》复习题三第53题比较类似。 由于有了垂极点的协助,画Steiner三叶内摆线及其切线就易如弹灰。这里我又改进了上次传过的一个gsp文件:“Steiner三叶内摆线的切线”,在连续性上已有所改观,现重新传至公共邮箱,欢迎大家一试。(注:在第3页面)

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当直线平移时,其垂极点的轨迹显然是一条垂直于它的直线。

倘若将平移视作绕“无穷远点”的旋转,则还易说明这条轨迹(注:理解为无穷大椭圆)刚好是Steiner三叶内摆线的切线。

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一条直线并非总有资格作为Simson线,前提是它恰与Steiner三叶内摆线相切。 那么Simson线的垂极点又有什么特点呢?

几何画板显示Simson线的垂极点全体为一条经过垂心的三叶玫瑰形曲线,它恰好就是垂心H在Steiner三叶内摆线的动切线上射影的轨迹!

对此,可总结出如下:

命题 某点所对应的Simson线之垂极点,恰是垂心在其对径点所对应的Simson

线上的射影。

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由垂极点倒过去确定直线(可相应称为其垂极线)的问题相当深刻,体现了Simson线的实质。

垂极点对应的垂极线至多有三条,至少有一条。这与共有几条Simson线经过该点这一问题相吻合。也就是说:

若点X位于Steiner三叶内摆线外部时,它对应唯一的一条垂极线;

当点X在Steiner三叶内摆线的边界上时,它对应于两条垂极线;

当X位于Steiner三叶内摆线内部时,它对应于三条垂极线。

可将后者叙述成:

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