szsdk 发表于 2010-4-4 13:55:54

尺规作图

已知一个三角形的外接圆及其内切圆圆心,求做这个三角形

mathe 发表于 2010-4-4 17:26:23

只知道两个圆心应该条件不够的,是不是还有其它条件?

szsdk 发表于 2010-4-4 19:46:12

注意 是外接圆,即知道圆心和半径,知道了外接圆圆心和半径圆心、半径和内切圆圆心位置就可以算出内切圆半径。
不过然后我就不知道了

只是呼吸 发表于 2010-4-4 22:13:17

不行的。好像差条件。

只是呼吸 发表于 2010-4-4 22:35:13

不行的,做不了。尺规作图的条件是很苛刻的。

hujunhua 发表于 2010-4-5 06:53:07

可以作的。约束不足,那就随便作一个好了。毕竟目标三角形还是有一定约束、并非完全自由的,任作一个也也是一个需要技巧的问题。

作法:设外心为Q,内心为I。
1、在外接圆上任取一点A,作为三角形的第一个顶点。作射线AI交外接圆于D.
2、以D为圆心,以DI长为半径作圆弧,交外接圆于B、C两点。
3、连好线段得△ABC即为一个满足要求的三角形。


作完后画了一下边的包络,发现内切圆是不变的。将点A滑到IO连线上,得到了内切圆半径公式
r=(R2-d2)/2R
(R------外接圆半径,r------内切圆半径,d------圆心距)
内切圆的不变性体现了目标三角形受到的良好约束。

szsdk 发表于 2010-4-5 10:57:44

恩,谢谢

只是呼吸 发表于 2010-4-5 11:48:42

6# hujunhua

恩,作法看上去很简单的。只有高手才想得出。我是从三角形的边长去想了:L

hujunhua 发表于 2010-4-5 13:22:18

这题中暴露的三角形内切圆不变的现象不过冰山一角而已,藏着在海面下的身躯庞大着呢。海面下的部分有多大呢,请看两张快照:
http://mathworld.wolfram.com/images/gifs/poncelet.gif

1、不仅对于三角形,而且对于任意的双心多边形(Bicentric Polygon即有外接圆又有内切圆的凸多边形),给定外接圆和内心后,内接圆也随之而定。
也就是说,楼主遇到的题,出成作四边形、五边形、六边形等都是可以的。当然,作图的答案就没三角形这么简单了。假设题目是作n边形的,如果作出了内接圆,那么在外接圆上任取一点为始端出发,作切于内切圆的弦,再以所得弦终端为始端向前依样作切弦,结果作出第n条切弦时回到出发点闭合,完成n边形作图(Poncelet's porism)
2、不仅对于圆,而且对任意非退化的二次曲线,结论也是成立的。什么意思呢?事情是这样的:如果一条二次曲线O的内接 n 边形外切于另一条二次曲线I,那么从O上任取一点出发,仿上述方法连续作切弦,也是作出第 n条弦后闭合成一个“双心n边形”(打引号,因为这个名称已经不贴切了)。
把1 中的叙述放到一个射影变换下就是2了。

数学星空 发表于 2010-4-5 14:27:51

楼上的有两点需要详细解释一下哟:
(1)双心N边形存在的条件
(2)如何证明
假设题目是作n边形的,如果作出了内接圆,那么在外接圆上任取一点为始端出发,作切于内切圆的弦,再以所得弦终端为始端向前依样作切弦,结果作出第n条切弦时回到出发点闭合
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