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楼主: hejoseph

[分享] 老封8853的视频号里面关于四圆的一个结论

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发表于 前天 10:49 | 显示全部楼层
我们还可以改为同根轴但是不相交的圆,这样的结果会更加好看,比如我们选择根轴为横坐标的圆系
\(x^2+y^2-2c_iy+1=0, i=0,1,2,3\)
这时我们可以得到
\(u_2=\frac{c_0^2+2c_0c_1-3}{c_0^2-1}, u_1=\frac{2c_0c_1+c_1^2-3}{c_0^2-1}, u_0=\frac{1-c_1^2}{c_0^2-1}\)
而\(h_1,h_2,h_3\)同上一楼相同。
可以得到约束表达式
4*c0^6 + ((-4*c3*c2 - 12)*c1 + (-4*c2 - 4*c3))*c0^5 + ((c2^2 + 10*c3*c2 + (c3^2 + 12))*c1^2 + (2*c3*c2^2 + (2*c3^2 + 14)*c2 + 14*c3)*c1 + (c3^2*c2^2 + 6*c3*c2 - 3))*c0^4 + ((-2*c2^2 - 8*c3*c2 + (-2*c3^2 - 4))*c1^3 + (-6*c3*c2^2 + (-6*c3^2 - 18)*c2 - 18*c3)*c1^2 + ((-4*c3^2 - 2)*c2^2 - 16*c3*c2 + (-2*c3^2 + 8))*c1 + (-2*c3*c2^2 + (-2*c3^2 + 2)*c2 + 2*c3))*c0^3 + ((c2^2 + 2*c3*c2 + c3^2)*c1^4 + (6*c3*c2^2 + (6*c3^2 + 10)*c2 + 10*c3)*c1^3 + ((6*c3^2 + 4)*c2^2 + 16*c3*c2 + (4*c3^2 - 6))*c1^2 + (6*c3*c2^2 + (6*c3^2 - 6)*c2 - 6*c3)*c1 + (c2^2 - 2*c3*c2 + c3^2))*c0^2 + ((-2*c3*c2^2 + (-2*c3^2 - 2)*c2 - 2*c3)*c1^4 + ((-4*c3^2 - 2)*c2^2 - 8*c3*c2 - 2*c3^2)*c1^3 + (-6*c3*c2^2 + (-6*c3^2 + 6)*c2 + 6*c3)*c1^2 + (-2*c2^2 + 4*c3*c2 - 2*c3^2)*c1)*c0 + ((c3^2*c2^2 + 2*c3*c2 + 1)*c1^4 + (2*c3*c2^2 + (2*c3^2 - 2)*c2 - 2*c3)*c1^3 + (c2^2 - 2*c3*c2 + c3^2)*c1^2)=0
只是我们现在不能选择简单的\(c_0=0\),我们可以选择\(c_0=2,c_1=1.8,c_2=1.6\),然后解得\(c_3\approx 1.2029\)
对应图 p1.png

点评

如何推广到四边形,五边形的情形呢?  发表于 前天 19:57
毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
毋私小惠而伤大体  毋借公论以快私情
 楼主| 发表于 前天 10:57 | 显示全部楼层
也是那个视频号发的,结论比较简洁
1.png
毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
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发表于 前天 20:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 creasson 于 2025-6-5 20:37 编辑

是比较好的发现,不过证明都很简单。第一个,运行下面程序,取不含参数$c$的因式即得。

  1. points = {P -> 0, A -> (2 r)/(I + a),  B -> (2 r)/(I + b),
  2.    C -> (2 r)/(I + c),
  3.    Subscript[X, 1] -> (2 Subscript[r, 1])/(I + u),  
  4.    Subscript[X, 2] -> (2 Subscript[r, 2])/(I + u),
  5.    Subscript[X, 3] -> (2 Subscript[r, 3])/(I + u)};
  6. eqs = Factor[
  7.      Discriminant[Factor[ComplexExpand[Im[#]]] // Numerator,
  8.       u]] & /@ ({(A - Subscript[X, 1])/(A - B), (
  9.       B - Subscript[X, 2])/(B - C), (C - Subscript[X, 3])/(C - A)} /.
  10.      points);
  11. Eliminate[eqs == 0, {a, b}] // Factor
复制代码


第二个只需将各点的表示改为:
  1. points = {P -> 0, Q -> 1, A -> (1 + I Tan[\[Theta]])/(1 - I a),
  2.    B -> (1 + I Tan[\[Theta]])/(1 - I b),
  3.    C -> (1 + I Tan[\[Theta]])/(1 - I c),
  4.    Subscript[X, 1] -> (1 + I Tan[\[Alpha]])/(1 - I u),
  5.    Subscript[X, 2] -> (1 + I Tan[\[Beta]])/(1 - I u),
  6.    Subscript[X, 3] -> (1 + I Tan[\[Gamma]])/(1 - I u)};
复制代码

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