chendu 发表于 2011-12-18 14:27:37

回28楼:
星空老师:您好!
我11楼的公式是关于三角形面积最大内切、最小外接椭圆的Steiner问题,我当时用复数导出来的,比较繁难,现在已经有好方法了,公式应该没有错;“椭圆最大周长的内接三角形”问题的反问题是关于周长最值的光反射三角形的,这两个问题是有深刻联系的,老外已经研究多年......

数学星空 发表于 2011-12-18 15:32:52

若11#是关于三角形面积最大,而不是周长最小的最大内切、最小外接椭圆的Steiner问题结论,就没有问题了,这里只讨论了周长问题.

数学星空 发表于 2011-12-22 22:05:20

对于N=7,我们可以得到:
a^24-4*b^2*a^17*(-4*b^2+3*a^2)*(-2*b^2+a^2)*m-2*a^16*(-3*a^4*b^2+10*a^2*b^4-8*b^6+3*a^6)*m^2+4*b^2*a^15*(15*a^4+32*b^4-45*a^2*b^2)*m^3+a^10*(a-b)*(a+b)*(64*b^8-32*a^2*b^6+80*a^4*b^4-15*a^6*b^2+15*a^8)*m^4-8*b^2*a^9*(a-b)*(a+b)*(4*b^6-2*a^2*b^4-25*a^4*b^2+15*a^6)*m^5-
4*a^8*(a-b)*(a+b)*(36*b^8-30*a^2*b^6+35*a^4*b^4-10*a^6*b^2+5*a^8)*m^6+8*b^2*a^7*(a-b)*(a+b)*(8*b^6-7*a^2*b^4-20*a^4*b^2+15*a^6)*m^7+
a^6*(a-b)*(a+b)*(112*b^8-143*a^2*b^6+125*a^4*b^4-45*a^6*b^2+15*a^8)*m^8-4*b^2*a^3*(15*a^4+15*a^2*b^2+2*b^4)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^9-
2*a^2*(3*a^6-6*a^4*b^2+13*a^2*b^4-2*b^6)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^10+4*a*b^2*(b^2+3*a^2)*(a^2+b^2)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^11+(a-b)^6*(a+b)^6*m^12=0

b^24-4*b^17*a^2*(-b^2+2*a^2)*(-3*b^2+4*a^2)*n+2*b^16*(3*a^2*b^4-3*b^6-10*a^4*b^2+8*a^6)*n^2+4*b^15*a^2*(-45*a^2*b^2+32*a^4+15*b^4)*n^3-
b^10*(a-b)*(a+b)*(15*b^8-15*a^2*b^6+80*a^4*b^4-32*a^6*b^2+64*a^8)*n^4+8*a^2*b^9*(a-b)*(a+b)*(15*b^6-25*a^2*b^4-2*a^4*b^2+4*a^6)*n^5+
4*b^8*(a-b)*(a+b)*(5*b^8-10*a^2*b^6+35*a^4*b^4-30*a^6*b^2+36*a^8)*n^6-8*a^2*b^7*(a-b)*(a+b)*(15*b^6-20*a^2*b^4-7*a^4*b^2+8*a^6)*n^7-
b^6*(a-b)*(a+b)*(15*b^8-45*a^2*b^6+125*a^4*b^4-143*a^6*b^2+112*a^8)*n^8+4*b^3*a^2*(2*a^4+15*a^2*b^2+15*b^4)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^9-
2*b^2*(2*a^6-13*a^4*b^2+6*a^2*b^4-3*b^6)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^10-4*a^2*b*(3*b^2+a^2)*(a^2+b^2)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^11+(a-b)^6*(a+b)^6*n^12=0

数学星空 发表于 2011-12-22 22:05:59

数学星空 发表于 2012-4-18 20:53:01

根据http://bbs.emath.ac.cn/thread-4216-5-1.html 48#的结论:

对于椭圆C_1 : x^2/a^2+y^2/b^2=1 的内接凸n边形的最大周长L(n)问题:

设内接椭圆C_1的光反射n边形的外切椭圆C_2 : x^2/m^2+y^2/n^2=1

则:

L(n)=L_0-n*(L_1-L_2)

L_0=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx

L_1=2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx

L_2=(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a

数学星空 发表于 2012-4-18 21:13:21

我们现在总结一下
对于n=3
L(3)=2*sqrt(3)*(a^2+b^2+D)/sqrt(a^2+b^2+2*D),D=sqrt(a^4+b^4-a^2*b^2)
m=a*(d^2-b^2)/(a^2-b^2)
n=b*(a^2-d^2)/(a^2-b^2)
d^2=sqrt(a^4+b^4-a^2*b^2)

L(3)=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-3*(2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a)

数学星空 发表于 2012-4-18 21:21:17

对于n=4
L(4)=4*sqrt(a^2+b^2)
m=a^2/sqrt(a^2+b^2)
n=b^2/sqrt(a^2+b^2)

L(4)=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-4*(2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a)

数学星空 发表于 2012-4-18 21:22:54

对于n=5
(-a^6+3*a^4*b^2+b^6-3*a^2*b^4)*m^6+(4*a^3*b^4-6*a^5*b^2+2*b^6*a)*m^5+(7*a^4*b^4-4*b^6*a^2+3*a^8-6*a^6*b^2)*m^4+
(-12*a^5*b^4+12*b^2*a^7)*m^3+(-4*a^6*b^4-3*a^10+3*b^2*a^8)*m^2+(-6*b^2*a^9+8*a^7*b^4)*m+a^12=0.........................................(1)

(-a^6+3*a^4*b^2+b^6-3*a^2*b^4)*n^6+(6*b^5*a^2-2*b*a^6-4*b^3*a^4)*n^5+(-3*b^8+4*a^6*b^2-7*a^4*b^4+6*b^6*a^2)*n^4+
(-12*b^7*a^2+12*b^5*a^4)*n^3+(4*b^6*a^4-3*b^8*a^2+3*b^10)*n^2+(6*b^9*a^2-8*b^7*a^4)*n-b^12=0.................................................(2)

L(5)=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-5*(2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a)

数学星空 发表于 2012-4-18 21:26:51

对于n=6

m=a*sqrt(a^2+2*a*b)/(a+b)

n=b*sqrt(b^2+2*a*b)/(a+b)

L(6)=4*((a^2+a*b+b^2)/(a+b))

L(6)=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-6*(2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a)

数学星空 发表于 2012-4-18 21:28:07

对于n=7

a^24-4*b^2*a^17*(-4*b^2+3*a^2)*(-2*b^2+a^2)*m-2*a^16*(-3*a^4*b^2+10*a^2*b^4-8*b^6+3*a^6)*m^2+4*b^2*a^15*(15*a^4+32*b^4-45*a^2*b^2)*m^3+a^10*(a-b)*(a+b)*(64*b^8-32*a^2*b^6+80*a^4*b^4-15*a^6*b^2+15*a^8)*m^4-8*b^2*a^9*(a-b)*(a+b)*(4*b^6-2*a^2*b^4-25*a^4*b^2+15*a^6)*m^5-
4*a^8*(a-b)*(a+b)*(36*b^8-30*a^2*b^6+35*a^4*b^4-10*a^6*b^2+5*a^8)*m^6+8*b^2*a^7*(a-b)*(a+b)*(8*b^6-7*a^2*b^4-20*a^4*b^2+15*a^6)*m^7+
a^6*(a-b)*(a+b)*(112*b^8-143*a^2*b^6+125*a^4*b^4-45*a^6*b^2+15*a^8)*m^8-4*b^2*a^3*(15*a^4+15*a^2*b^2+2*b^4)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^9-
2*a^2*(3*a^6-6*a^4*b^2+13*a^2*b^4-2*b^6)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^10+4*a*b^2*(b^2+3*a^2)*(a^2+b^2)*(a-b)^3*(a+b)^3*m^11+(a-b)^6*(a+b)^6*m^12=0

b^24-4*b^17*a^2*(-b^2+2*a^2)*(-3*b^2+4*a^2)*n+2*b^16*(3*a^2*b^4-3*b^6-10*a^4*b^2+8*a^6)*n^2+4*b^15*a^2*(-45*a^2*b^2+32*a^4+15*b^4)*n^3-
b^10*(a-b)*(a+b)*(15*b^8-15*a^2*b^6+80*a^4*b^4-32*a^6*b^2+64*a^8)*n^4+8*a^2*b^9*(a-b)*(a+b)*(15*b^6-25*a^2*b^4-2*a^4*b^2+4*a^6)*n^5+
4*b^8*(a-b)*(a+b)*(5*b^8-10*a^2*b^6+35*a^4*b^4-30*a^6*b^2+36*a^8)*n^6-8*a^2*b^7*(a-b)*(a+b)*(15*b^6-20*a^2*b^4-7*a^4*b^2+8*a^6)*n^7-
b^6*(a-b)*(a+b)*(15*b^8-45*a^2*b^6+125*a^4*b^4-143*a^6*b^2+112*a^8)*n^8+4*b^3*a^2*(2*a^4+15*a^2*b^2+15*b^4)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^9-
2*b^2*(2*a^6-13*a^4*b^2+6*a^2*b^4-3*b^6)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^10-4*a^2*b*(3*b^2+a^2)*(a^2+b^2)*(a-b)^3*(a+b)^3*n^11+(a-b)^6*(a+b)^6*n^12=0

L(7)=int_0^(2*pi)m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-7*(2*int_0^(arccos(m/a))m*sqrt(1-((m^2-n^2)*cos(x)^2)/m^2)dx-(2*b*sqrt(a^2-m^2))/a)
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