hujunhua 发表于 2018-2-13 00:27:32

求作四边形的最小外接圆

一个圆内接四边形的对角线交点到四顶点的距离分别是2、3、6、4,求作最小的该圆。

mathe 发表于 2018-2-13 08:03:52

这个图形应该只有有限种

hujunhua 发表于 2018-2-13 11:10:26

咋只有有限种?对角线可绕交点任意转动,保持2*6=3*4,任意夹角都存在外接圆啊。

wayne 发表于 2018-2-13 11:27:54

嗯,满足相交弦乘积关系就一定存在外接圆的。
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1)设$2+6=8$的对角线的圆周角是$\alpha$,$3+4=7$的对角线的圆周角是$\beta$,那么存在关系$2R = \frac{8}{sin \alpha} = \frac{7}{sin \beta}$,也就是说这个等式恒成立,取交集得到两个等式都能成立的时候,是$\alpha=90°,R>=4$
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以下计算纯属多余,不过,能起到验证的作用。

2)存在条件:根据托勒密定理,对边相乘之和等于对角线相乘。所以,我们可以根据三角形相似性,设$2,3$两边构成的三角形另一边的边长是$x$,设$2,4$两边构成的三角形另一边的边长是$2y$,那么,那么四边形的另外两边就是$2x,3y$.那么存在关系: $x\cdot 2x+2y\cdot 3y=(2+6)(3+4)=56$

3) 取边长为$2x,2y$,夹角为$\alpha$的三角形为对象,根据余弦定理得到:$x^2+y^2+2xy cos \alpha =16$

解得$\alpha = 90°,x=\sqrt{10},y=\sqrt{6},R=4$
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由此可以验证,确定出一般性的答案就是:较长的对角线是外接圆的直径的时候[此题中是2+6=8],外接圆最小。

hujunhua 发表于 2018-2-13 11:36:13

下面是它的对偶问题吗?:
已知一个圆外切四边形的四边长为2、3、5、4,求作最大圆。

hujunhua 发表于 2019-11-27 16:25:02

有一个显然的事实:过定弦的圆簇中,以定弦为直径者最小。
所以原题简直不成问题!
倒是楼上的问题较之更有意思。
@mathe的评语指出最大圆的驻点条件是双心四边形,故其面积为`\sqrt{2\cdot3\cdot4\cdot5}=\sqrt{120}`,
由此易得四边形各顶角的正弦值,进而作出四边形来。
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