平面几何研究 - -平面几何新思索(叶中豪) - 图文(5)

2020-04-16 23:56

到E′点。

事实上,AM⊥E′F′这件事在前面的模式5中已经涉及过了,现在不过改换了一下立足点而已。

(这个作图题的另一直截了当的作法是:过L作中线的垂线,与AB相交就得E点——而L点实际上就是△ABC在顶点A处的切线与对边BC的交点。)

至于E,F分两边的比例,应该不难用△ABC的基本元素表示出来。 (具体写出来是:

AEEBbcAFFCcb=cosA,=) cosA。

由Menelaus定理很容易说明E′F′,EF,BC三线共点于L。另外,BF与CE的交点、BE′与CF′的交点都落在AM连线(即类似中线)上。

(注:由于EE′和FF′的交点——即△AF′E′的垂心已落在AM上,根据Pappus定理,只要这两个交点中的一个落在AM连线上,那么另一个也就一定落在AM连线上。)

AM1EFM2F'ME'

既然M点和类似重心K都位于BC边的类似中线上,那么它们之间有无关系呢?对此又一个猜想: 04040303BC猜想 当中线ma=32a时,M点和类似重心K重合;在一般情况下,AM和AK

之比只与中线ma对底边的长度之比有关,具体关系还有待写出。 晚上作了具体计算: K到三边的距离为

a2tan?,

b2tan?,

c2tan?,其中ω是△ABC的Brocard角;

AM,BM,CM的长度分别为

bc2ma,

ca2mb,

ab2mc;

M到AB边的距离是

2bcsinA2b?2c?a2222。

222∴

AMAK=

bcsinA2b?2c?a2222

2ctan?=

a?b?c4ma22

22mb?mc1?=?1?23?ma??13?a??=???。

???28ma???这就完全证实了上面的猜想。 对“当中线ma=成下面这题:

题目 设△ABC的重心为G,则∠BGC和∠A和互补的充要条件是:ma=不过这样一来这题就变得很容易了,只需用一次四点共圆的性质即可。 【040404】晚上田廷彦告知下面这个竞赛题:

“设Rt△ABC中,∠C=90°,内切圆⊙I切BC,CA两边于E,F两点,连接BF与⊙I交于P点。求证:当∠APE=90°时,BC∶CA∶AB=3∶4∶5。”

Cm CA = 10.00 厘米m BC = 7.50 厘米m BA = 12.50 厘米m?EPA = 90.00?32a时,M点和类似重心K重合”这一结论再作些变形,可改编

32a。

FEIPAD04040401B

据说这题计算起来不太容易。可注意到,这时PD恰好与CA是平行的,其中D是斜边上的切点。不知这对解决本题有无帮助?这题看来和上次钟建国所说的一题有密切联系。 4月2日发觉四边形OT1RT2是一个在仿射意义下形状确定的四边形,并问:其形状对该仿射变换而言有何意义?这个问题今晚已经想清楚了:在同一仿射变换下,可注意到点T1的像就是R,R的像就是T2,也就是说,四边形OT1RT2代表了不动点O和由相继迭代所获得的三个对应点连接而成的四边形的形状,显然,在仿射的意义下其形状是确定的。 T1RNRO = 0.60ARMiquelOA'BCT2C'Q拖动P04040109B' 那么,前面曾猜测的T1P∶PT2=△ABC∶△A′B′C′也就变得十分明显,因为T1P∶PT2代表的正是变换前后两个三角形△OT1R和△ORT2的面积之比。 【040405】今天接着昨天的思路,研究仿射变换相继三个对应点和其圆型集的内在联系。 先取定△ABC,作出其第二Brocard点M,并作出相应的抛物线,其中P,Q分别是直线AB,AC上满足比例关系的一对动点,PQ连线形成抛物线的切线族。然后在平面上任取一点O作为仿射变换的不动点,在这个仿射变换下,B变为A,A变为C。(这里有一个疑惑,4月1日的探索表明,O点好像总在抛物线的内部,但任取O点,△OPQ确实也形成圆型集。就产生一个问题:这样的构型是否真的存在仿射变换满足于它?再具体些说,先给定不动点O及另外三个对应点B→A, A→C,能否使它成为仿射变换?即任取O,A,B,C四点是否合理?如果合理的话,想必仅由四点还不足以将仿射变换完全确定下来,那么满足其要求的全体仿射变换又有什么共性(当然,圆型集相同是其共性之一)?这是一个必需优先解决的问题。) (更一般些的问题是:已知两组对应点A→A′, B→B′以及不动点O的全体仿射变换有什么共性?) AP准线QB焦点MCOXZLY04040501MN 上图中,MN是固定线段,△XMN∽△OCA,△YMN∽△OAB,△LMN相似于动态的△OPQ,它确实构成圆型集。1999年时曾研究过如下问题:当P和Q跑向无穷远处时,△OPQ的极限形状对应于圆型集的特征圆上的一个特定点(即图中两个箭头所指的点,记为Z),当时已把它的位置彻底搞清楚了: 命题 Z点满足△ZMN∽△MAB∽△MCA。 今天的探索也颇有成效,得到:

现象 当O点沿着以M为圆心的圆运动时,特征圆的大小不变,仅绕着Z点旋转。 这就显露了特征圆和O点之间的依赖关系,也就是说特征圆的大小可由O到M的距离而确定,很值得深入下去。果然,一经探索,立即就有下述重要的现象暴露出来:

猜想 当O点落在抛物线上时,特征圆恰和MN相切。

如果上述猜测得以证实,那就表明:仿射变换是椭圆的、抛物的还是双曲的,取决于O点在该抛物线内、在该抛物线上、在该抛物线外。而且上面所产生的疑惑立刻就变得毫无意义了——随便取四点O,A,B,C总是合理的!

中午收到田廷彦来信,给出3月31日所编一题及前一个猜想的证明:

题目 已知M是等腰△ABC底边BC的中点,以M为心作半圆和两腰相切。过半圆上任意点D作切线,交两腰于E,F。再过E,F分别作两腰的垂线相交于P,过P作PQ⊥

BC,垂足为Q。求证:AP∶PQ=2AB∶BC。

AFEPmG??nBsQ04040502tC

12sin?cos?2

“证明:由于

APEF=

1sin?BAC=

1sin2?=

2

,故只须证

2

2

2

EFPQ=2sin?。

2

设BQ=s,CQ=t,BE=m,CF=n,则s+n+(l-m)=t+m+(l-n), ∴ s2-t 2=2 ml -2 nl =∴ 2s=a +

m?ncos?acos??m?n?。 又s +t =a ,故s -t=

a2cos?+

m?n2

m?ncos?,

,或scos?=,作QG⊥AB,于是BG=scos?,

而FG=PQsin?,故PQsin?=m -??a?2cos??m?nam?n??cos?, =?222?∴ 2PQsin?=m +n -acos?, (1) 又由切线长定理,知EF=m +n -22∴ EF=2PQsin?。证毕。”

题目 P是∠A内一定点,?????,QB⊥AB,QC⊥AC,求max SBACQ=+by),(x?BQ,y?CQ,AP?l)。

Ea2cos?=m +n -acos?。

12 (axBxaPlαβθQyAb04040503C

“解: BF=AE-AB=

b?acos?sin?bcos??a。

BEx=tan?,∴ x=

22bsin??acot?=

。同理ya?bcos?sin?,2SBACQ=

2ab??a?bsin??cos?,

问题变为求min?a2?b2?cos??2ab, 约束条件是

sin?b+

sin?a=

sin?l,

接下来是不难的,不过处理这类问题需要用带参数的Cauchy不等式,这里的参数是ab可计算的,处理这类问题我很熟,比如,‘a ,b是两固定正数,x,y>0,??1,求x2?y2xy最小值’,是其中最简单的一个问题,但还是缺乏几何的美感,我以后有好证法再写出来。祝好!田廷彦2004年4月2日”

? 【】『』 ~ — P. № & § # ° ′ ″30°45°60°90°180°360°+ - 3 ÷ ± 2 |∶≠ = ≡ ≈ < >? ? ∠ ∥ ⊥ △ □ ◇ ⊙ ≌ ∽ ∵ ∴ ∞ ∑ ∏⊙O1,⊙O2 △ABC A1B1C1 A2B2C2 A1A2A3 B1B2B3 A1,A2,A3 P1,P2,P3 ∠1+∠2=∠3, △≌△,△∽△,等腰三角形 直角三角形 Rt△ 等腰直角三角形 正三角形 平行四边形 菱形Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ Ⅻ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩α β γ δ ε θ λ μ π ρ ζ η υ θ ψ ω Γ???ABC11?ABC?2323 现象


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