数学星空 发表于 2013-7-21 21:39:32

三角形正负等角中心间距

陈都先生1998年得到以下结果:试探、证明、推广、辩论,处处都有智慧碰撞的火花


我们的问题是如何得到此结果?

gxqcn 发表于 2013-7-23 08:05:00

要说是如何得到如此复杂的公式?确实有些不可思议(定理中提到的面积并未在公式中出现)。

满天繁星,也很难找到同等亮度为顶点的正三角形或正方形(我小时候的观察体会),
但神奇的是,三角形里却有许多奇妙的性质,不断被人们发现,
比如说九点共圆、多点共线、多线共点等问题,呈现出数学的奇异美。

wayne 发表于 2013-7-23 10:08:56

证明不是太难,就是有点繁杂。

应该赞一下 提出这个命题的人!

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楼主的贴图好像有问题,待我有时间自己画一个图



我是用GeoGebra画的,顺便把画图文件也传上来

wayne 发表于 2013-7-23 13:20:14

确实有些不可思议(定理中提到的面积并未在公式中出现)。
星空 给的答案 应该有问题。
因为,我从作图 看得出来 ,设 d^2= f(a,b,c) ,则 f(a,b,c) =f1(a-b,c) = f2(b-c,a) = f3(c-a,b)

即,a=b时, f(a,b,c) 只与c有关。

代入特征点得到:
a=b时, d^2= c^2/3
b=c时, d^2= a^2/3
c=a时, d^2= b^2/3

wayne 发表于 2013-7-23 16:29:52

证明三线共点:t=PadRight[{a,b}/.First@Solve[{a x1+b y1+1==0,a x2+b y2+1==0},{a,b}]/.Thread[{x1,y1,x2,y2}->Flatten[{RotationMatrix[\].{x2-x1,y2-y1}+{x1,y1},{x3,y3}}]],3,1];
dd=Table,{3}];
TrigFactor@Det->Pi/3]令 theta =Pi/3 或者 -Pi/3 时,行列式均为0, 即“正等角中心”   E,F是存在的


而且当且仅当theta=+-Pi/3 行列式才为0, 即只有正三角的情况下, 才会出现三线共点

数学星空 发表于 2013-7-23 22:50:39

画图检验:1#公式的确有误

d = 409.05, R = 418.66, a = 836.45, b = 684.37, c = 512.68
得到:d^2-(9*R^2-a^2-b^2-c^2)/(3*R^2*(1/a^2+1/b^2+1/c^2-1/R^2))=-295.0396
那么,关于d公式到底是什么呢?

由于CAD画图及测量误差,经过理论计算
R=418.6484736,d=409.3391251,即陈都公式完全正确

数学星空 发表于 2013-7-23 23:38:46

经过计算:
d^2=M/N
其中
M=48*(a^4-2*a^2*b^2-2*a^2*c^2+b^4-2*b^2*c^2+c^4)^2*(a^10-2*a^8*b^2-2*a^8*c^2+a^6*b^4+4*a^6*b^2*c^2+a^6*c^4+a^4*b^6-3*a^4*b^4*c^2-3*a^4*b^2*c^4+a^4*c^6-2*a^2*b^8+4*a^2*b^6*c^2-3*a^2*b^4*c^4+
4*a^2*b^2*c^6-2*a^2*c^8+b^10-2*b^8*c^2+b^6*c^4+b^4*c^6-2*b^2*c^8+c^10)*R^4
N=((sqrt(3)*a^3*b*c+sqrt(3)*a*b^3*c+sqrt(3)*a*b*c^3+3*R*a^4-6*R*a^2*b^2-6*R*a^2*c^2+3*R*b^4-6*R*b^2*c^2+3*R*c^4)^2*(sqrt(3)*a^3*b*c+
sqrt(3)*a*b^3*c+sqrt(3)*a*b*c^3-3*R*a^4+6*R*a^2*b^2+6*R*a^2*c^2-3*R*b^4+6*R*b^2*c^2-3*R*c^4)^2)
代入:
R = 418.64847, a = 836.45, b = 684.37, c = 512.68
计算得:d=409.3390976

wayne 发表于 2013-7-24 10:23:01

数学星空 发表于 2013-7-23 23:38
经过计算:

其中


我检验了一下你的式子,发现 a=b时, d^2!= c^2/3

星空,你这个式子是咋得出来的

wayne 发表于 2013-7-24 15:06:51

换了一种作图方式, 发现,命题可以推广:

将往内外做正三角形 改成 做 以三角形所在边为底边,底角为确定的theta 的 等腰三角形,则结论仍然成立。


角度theta变化的时候,E,F 的轨迹的并集 构成一条双曲线,(该双曲线经过三角形的三个顶点,以及其垂心和重心,五点确定一条圆锥曲线)。

即EF是双曲线的弦长!
三角形垂心H和重心G之间的这段 双曲线弧长 是E点的 运动范围,
除此之外的范围 均是 F点的运动轨迹。

太有意思了!

wayne 发表于 2013-7-24 19:06:05

做每一个正三角形的外接圆,这个问题的本质将暴漏无疑,:)

E点是向外的正三角形外接圆的交点,F点是向内的正三角形的外接圆的交点

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