数学星空 发表于 2011-10-18 22:21:38

尺规作图(顶角及中线)

1.已知一个三角形的顶角为alpha ,且顶角两边的中线长为x,y,  
  请用尺规作图作出此三角形?

数学星空 发表于 2011-10-18 22:27:06

设此三角形三边长分别为a,b,c
我们可以根据余弦公式列出方程:
c^2+4*b^2-4*b*c*cos(alpha)=4*x^2........(1)
b^2+4*c^2-4*b*c*cos(alpha)=4*y^2 ....... (2)
b^2+c^2-2*b*c*cos(alpha)=a^2          ........(3)

数学星空 发表于 2011-10-18 22:31:13

根据方程(1),(2),(3),我们可以消元得到:
(144*cos(alpha)^2-225)*b^4-16*(2*x-y)^2*(2*x+y)^2*b^2+480*x^2+192*cos(alpha)^2*y^2-192*cos(alpha)^2*x^2-120*y^2=0
(144*cos(alpha)^2-225)*c^4-16*(x-2*y)^2*(x+2*y)^2*c^2+480*y^2+192*cos(alpha)^2*x^2-120*x^2-192*cos(alpha)^2*y^2=0
(144*cos(alpha)^2-225)*a^4-(72*(y^2+x^2))*(4*cos(alpha)^2-5)*a^2+128*cos(alpha)^2*x^4-144*x^4+128*cos(alpha)^2*y^4-144*y^4+320*cos(alpha)^2*x^2*y^2-288*x^2*y^2=0
由于以上方程均可化为二次方程求解,易知a,b,c均可由尺规作图得到

hujunhua 发表于 2011-10-20 00:02:38


1、先作出一条中线BD,长为x.
2、以BD为弦,作所含圆周角等于\alpha的圆弧BAD,A还没确定,但就在这条圆弧上。
3、顶点C与A关于中点D对称,所以顶点C的轨迹是圆弧BAD关于D的镜像,作出镜像弧。(与BAD合成一个S形)
4、以BD的三等分点E(三角形ABC的重心)为中心,以2y/3长为半径作圆弧,交上述镜像弧于C点。
5、连接并延长CD交弧BAD于点A。
6、连结AB、BC,即得三角形ABC。

讨论:1、当x/y≠1/2或者2时,第4步所作圆弧与镜像弧可能会有唯一交点、没有交点、有不同于点D或者B'的两交点。分别对应于唯一解、无解和双解。
             2、当x/y=1/2或者2时,会交于点D或者B'。若只此一个交点,则无解,若有两个交点,则有一解。

hujunhua 发表于 2011-10-20 08:39:27

顶点C的轨迹是圆弧BAD关于D的镜像.

晕头了,说什么“关于点的镜像”,应该是关于点D的反演像。

数学星空 发表于 2011-10-20 21:01:51

讨论:1、当x/y≠1/2或者2时,第4步所作圆弧与镜像弧可能会有唯一交点、没有交点、有不同于点D或者B'的两交点。
          分别对应于唯一解、无解和双解。
     2、当x/y=1/2或者2时,会交于点D或者B'。若只此一个交点,则无解,若有两个交点,则有一解

不知是如何得到的?? 
不过通知观察3#的方程可以看到有(2*x-y) (b^2项系数)及(x-2*y)(c^2项系数)出现. 
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