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[讨论] 几何超难题求解

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发表于 2024-11-23 10:25:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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如图所示为三角形中心大全网站使用的(6,9,13)三角形,AB=6,BC=13,CA=9,D、E 是 BC边上的两点,满足三角形ABD,ADE,AEC 的内切圆半径相等,求半径的值?
精华

三角形1369.PNG

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wayne + 6 + 6 + 6 + 6 + 6

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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
发表于 2024-11-23 19:16:48 | 显示全部楼层
  1. N[Solve[{6/Sin[2 a] == 9/Sin[2 b] == 13/Sin[2 a + 2 b], Cos[b]/Sin[b] + Cos[B]/Sin[B] == 6/r, Cos[a]/Sin[a] + Cos[A]/Sin[A] == 9/r,
  2.    Cos[b]/Sin[b] + Sin[b + B]/Cos[b + B] + Cos[b + B]/Sin[b + B] + Cos[a + A]/Sin[a + A] + Sin[a + A]/Cos[a + A] + Cos[a]/Sin[a] == 13/r, 1 > B > b > A > a > 0}, {a, A, b, B, r}], 20]
复制代码

{{a -> 0.20822601201426420706, b -> 0.32600003255365010672, x -> 0.26278266809129013173, y -> 0.35768642953119268949, r -> 1.0650522444110092760}}

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nyy
7楼8楼,就是我的计算结果,你没看到吗?  发表于 2025-1-26 10:49
nyy
我在回答里面,给出了精确解呀  发表于 2025-1-26 10:49
能解出精确解吗?谢谢!!!  发表于 2025-1-24 18:00
nyy
不是你的软件求解不出精确解,是你的水平没办法用软件解出精确解  发表于 2025-1-24 17:39
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发表于 2024-11-23 20:58:15 | 显示全部楼层
如图。你的图在哪里?
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发表于 2024-11-23 22:13:58 | 显示全部楼层
答案是$\frac{2}{13} \sqrt{10 (14+14^{1/3}-2* 14^{2/3})}$, 即$28561 t^6-283920 t^4+1075200 t^2-896000=0$的一个根,$1.06505224441100927598477343501$

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nyy
你是怎么得到结果的?难道像我一样先得到数值解,然后再得到精确解?  发表于 2025-1-24 20:52
nyy
我明白了,你求的是半径,我求的是三个三角形的边长  发表于 2025-1-24 14:47
nyy
为什么我算的计算结果是三次方程的根????????  发表于 2025-1-24 14:39
有道理  发表于 2024-11-24 11:42
看到六次方程就让人放心了,这不过是一道计算题  发表于 2024-11-24 07:49

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参与人数 1威望 +8 金币 +8 贡献 +8 经验 +8 鲜花 +8 收起 理由
王守恩 + 8 + 8 + 8 + 8 + 8 我的软件就是出不来答案。

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发表于 2024-11-24 07:14:37 | 显示全部楼层
我的软件就是出不来答案。6, 9, 13应该是可以换的。
  1. Solve[{6/Sin[2a]==9/Sin[2b]==13/Sin[2(a + b)], Cot[b] + Cot[B]==6/r, Cot[a] + Cot[A]==9/r, Cot[b] + Cot[a] + 2/Sin[2(b + B)] + 2/Sin[2(a + A)]==13/r, 1>B>b>A>a>0},{a,A,b,B,r}]
复制代码

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去掉1>B>b>A>a>0 这个限定条件  发表于 2024-11-24 09:59
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 楼主| 发表于 2025-1-24 11:35:55 | 显示全部楼层
wayne 发表于 2024-11-23 22:13
答案是$\frac{2}{13} \sqrt{10 (14+14^{1/3}-2* 14^{2/3})}$, 即$28561 t^6-283920 t^4+1075200 t^2-896000 ...

你是答案是正确的。来个更难一点的问题:三角形 ABC 中,AB=19,BC=26,CA=15。D、E、F、G、H 在边BC上,且它们从 B 到 C 按顺序排列。连接 AD、AE、AF、AG、AH,使相邻的 6 个小三角形有相等的内切圆半径,求 AF 的长度。

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要不,直接上 36个,你给一下答案. 半径大概是0.295,请继续  发表于 2025-1-27 22:13
为啥一下子从 三个 蹦到了 六个  发表于 2025-1-27 11:27
nyy
不要使劲折腾,没啥变化  发表于 2025-1-24 15:00
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发表于 2025-1-24 14:44:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 nyy 于 2025-1-24 14:46 编辑
  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. (*子函数,利用三边计算角的余弦值,角是c边所对的角*)
  3. cs[a_,b_,c_]:=((a^2+b^2-c^2)/(2*a*b))
  4. (*子函数,海伦公式,利用海伦公式计算三角形的面积*)
  5. heron[a_,b_,c_]:=Module[{p=(a+b+c)/2},Sqrt[p*(p-a)*(p-b)*(p-c)]]
  6. (*AE=a,AD=b,CE=c,ED=d,DB=e*)
  7. ans=NSolve[{
  8.     (heron[9,a,c]/(a+c+9))^2==(heron[a,b,d]/(a+b+d))^2==(heron[b,e,6]/(b+e+6))^2,(*三角形的内切圆半径相等*)
  9.     c+d+e==13,(*BC的线段长度=13*)
  10.     cs[a,c,9]+cs[a,d,b]==0,(*∠AEC的余弦值+∠AED的余弦值=0*)
  11.     cs[b,d,a]+cs[b,e,6]==0,(*余弦值相加等于零*)
  12.     a>0&&b>0&&c>0&&d>0&&e>0(*限制变量范围*)
  13. },{a,b,c,d,e},1000](*先求出数值解*)
  14. aaa=RootApproximant[{a,b,c,d,e}/.ans](*由数值解得到精确解*)
  15. bbb=ToRadicals[aaa](*转化为根式*)
复制代码


求解结果
  1. {{a -> 4.5016151684142909712844132436327097633024219506621540387271314\
  2. 3179447165200903881834182753390035778908460659730014706227592687244440\
  3. 4038318353261741079864607320984923773816296746195329432956879094655905\
  4. 0848478084772294338545324397269168271963851847401152250131480408335910\
  5. 1253799481544561758927520501078214660419166377265690564263168380517729\
  6. 3181546564780297030962031891534475281359053124680827894437169972540329\
  7. 9852240491721382720723534066860324524980177567643516677673862273649676\
  8. 1041848545550881332029356824413324033062488310277315417575489442873883\
  9. 7831453967345046110101962740028374544480691799505463965328106712867754\
  10. 6256396155833000337896766932246063637497434114445770461277384537302860\
  11. 4384038761851648002727182585049890592365634867149834057373046033107236\
  12. 7216890981334224632491781325000721719032034311110983553408352329605249\
  13. 568381490776597018766138908058424918375631787747448736882524480278,
  14.   b -> 3.7173128293246431018508969026216709378219817029066716445160095\
  15. 3627652918010162194914712152727277866836753728471914485292061087960904\
  16. 8875352036871829541225421696643714238569976861616872258810847292516060\
  17. 1658789338513973047682815654750201430595130578364466109609617871732067\
  18. 8456400381707274278133395633642707381606746502247789053644579024343056\
  19. 1464018261630781134806168728048316118659071674184506198286342163000792\
  20. 3711618446871303330159266582164818498444554639174219093897397567286753\
  21. 9971576695606002109801314856846791369649663008169367882321855292760859\
  22. 8330740055135458092382820279164745785335229231136263452831997395363309\
  23. 5958200546956161652249259887194186407695757806011441677681830515287442\
  24. 6956934762798559677359596485503715574079905235889636920678381789410351\
  25. 4517491889594916410709168973909118078910152211857999727976372090522018\
  26. 438895824920625654921460604302965393497151265825701034395924251707,
  27.   c -> 5.5831096501820397872758711160621155408164867339385133875529760\
  28. 3775421429177757182306018132473565257027879475943124358182285586464543\
  29. 4631226397678241210002145747790741620921736885076037465941167794279724\
  30. 6338169167599580709848496949309234313918657226934736884796607010171010\
  31. 9357022478951690915541598105011679121826510579568632412106265027727348\
  32. 2665738888846565513560837433264025370558205277901713160461519114973692\
  33. 8463591589397466776111456272374784542367399169581142133303027257131260\
  34. 1666708079344916159833139260896345400754143103560727139013586230899823\
  35. 8447687213259680604911562524888572522257353034228584187496366517534220\
  36. 6662481689419382105310988051426544843035615084493378542586133779565149\
  37. 6573726441515079537078165865919409825791049120380403142258190928366257\
  38. 6387078303303777450383717435581159315870798032301601076532472048894724\
  39. 705787520885459428808473987872754198572842875808542183823827215176,
  40.   d -> 3.3986434693884741008785708110478349104152410736070903749148615\
  41. 4724441737826547309984372602871950952310730035451767624053970263561987\
  42. 2372854037689616667436471038811907986067386166506647754632804475939327\
  43. 9821984567119392260404204550915522979264458832492306608928070991949983\
  44. 2122062765961579083441207758887198208187152791744239879347220543423583\
  45. 7442622646981235550008740375106689705033252952150727349986920508004662\
  46. 9942695527683677359111825767013859448321032690033622863031347060905995\
  47. 7971178016427809962988181859454974874788909642467772652765747983823103\
  48. 7836426952908214743449617330409057956297004462933202220816473709185928\
  49. 4625514305132967637805863861891467995807264003215424728914067428733476\
  50. 8850783995896716076592873098033425079238161735460854259010211722686502\
  51. 8364062730870335627724653521396949107194822430096263243538581036027334\
  52. 894437885375875909993605982940324607806748928327573377441934323806,
  53.   e -> 4.0182468804294861118455580728900495487682721924543962375321624\
  54. 1500136832995695507709609264654483790661390488605108017763744149973469\
  55. 2995919564632142122561383213397350393010876948417314779426027729780947\
  56. 3839846265281027029747298499775242706816883940572956506275321997879005\
  57. 8520914755086730001017194136101122669986336628687127708546514428849067\
  58. 9891638464172198936430422191629284924408541769947559489551560377021644\
  59. 1593712882918855864776717960611356009311568140385235003665625681962744\
  60. 0362113904227273877178678879648679724456947253971500208220665785277072\
  61. 3715885833832104651638820144702369521445642502838213591687159773279850\
  62. 8712004005447650256883148086681987161157120912291196728499798791701373\
  63. 4575489562588204386328961036047165094970789144158742598731597348947239\
  64. 5248858965825886921891629043021891576934379537602135679928946915077940\
  65. 399774593738664661197920029186921193620408195863884438734238461019}}
复制代码


精确解是
\[\left(
\begin{array}{ccccc}
\text{Root}\left[169 \text{$\#$1}^3-1680 \text{$\#$1}-7854\&,1\right] & \text{Root}\left[169 \text{$\#$1}^3-1680 \text{$\#$1}-2436\&,1\right] & \text{Root}\left[169 \text{$\#$1}^3-4173 \text{$\#$1}^2+36027 \text{$\#$1}-100477\&,1\right] & \text{Root}\left[\text{$\#$1}^3+42 \text{$\#$1}-182\&,1\right] & \text{Root}\left[169 \text{$\#$1}^3-2418 \text{$\#$1}^2+13212 \text{$\#$1}-25012\&,1\right] \\
\end{array}
\right)\]
六个根
{{Root[-7854 - 1680 #1 + 169 #1^3 &, 1],
  Root[-2436 - 1680 #1 + 169 #1^3 &, 1],
  Root[-100477 + 36027 #1 - 4173 #1^2 + 169 #1^3 &, 1],
  Root[-182 + 42 #1 + #1^3 &, 1],
  Root[-25012 + 13212 #1 - 2418 #1^2 + 169 #1^3 &, 1]}}

对应的根式形式是
\[\left(
\begin{array}{ccccc}
\frac{5 \sqrt[3]{14}}{13}+\frac{8\ 14^{2/3}}{13} & \frac{8 \sqrt[3]{14}}{13}+\frac{5\ 14^{2/3}}{13} & \frac{1}{13} \left(107+5 \sqrt[3]{14}-8\ 14^{2/3}\right) & -\sqrt[3]{14}+14^{2/3} & \frac{1}{13} \left(62+8 \sqrt[3]{14}-5\ 14^{2/3}\right) \\
\end{array}
\right)\]
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
发表于 2025-1-24 14:54:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 nyy 于 2025-1-24 14:59 编辑

  1. aaa=RootApproximant[{a,b,c,d,e}/.ans](*由数值解得到精确解*)
  2. bbb=ToRadicals[aaa](*转化为根式*)
  3. rule=Thread[{a,b,c,d,e}->bbb[[1]]](*替换规则*)
  4. Grid[Transpose@{rule},Alignment->Left](*列表显示*)
  5. ccc=RootReduce[heron[9,a,c]/(a+c+9)/.rule](*找到内切圆的半径的根*)
  6. ddd=ToRadicals[ccc](*转化为根式*)
复制代码

六边的长度
\[\begin{array}{l}
a\to \frac{5 \sqrt[3]{14}}{13}+\frac{8\ 14^{2/3}}{13} \\
b\to \frac{8 \sqrt[3]{14}}{13}+\frac{5\ 14^{2/3}}{13} \\
c\to \frac{1}{13} \left(107+5 \sqrt[3]{14}-8\ 14^{2/3}\right) \\
d\to 14^{2/3}-\sqrt[3]{14} \\
e\to \frac{1}{13} \left(62+8 \sqrt[3]{14}-5\ 14^{2/3}\right) \\
\end{array}\]

圆的半径的方程的根(结果错误,应该乘以2)
Root[-14000 + 67200 #1^2 - 70980 #1^4 + 28561 #1^6 &, 2]
代数表达式
\[\frac{1}{13} \sqrt{10 \left(14+\sqrt[3]{14}-2\ 14^{2/3}\right)}\]

半径
Root[-896000 + 1075200 #1^2 - 283920 #1^4 + 28561 #1^6 &, 2]
代数表达式
\[\frac{2}{13} \sqrt{10 \left(14+\sqrt[3]{14}-2\ 14^{2/3}\right)}\]

数值等于
1.0650522444110092760

修正后的代码
  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. (*子函数,利用三边计算角的余弦值,角是c边所对的角*)
  3. cs[a_,b_,c_]:=((a^2+b^2-c^2)/(2*a*b))
  4. (*子函数,海伦公式,利用海伦公式计算三角形的面积*)
  5. heron[a_,b_,c_]:=Module[{p=(a+b+c)/2},Sqrt[p*(p-a)*(p-b)*(p-c)]]
  6. (*AE=a,AD=b,CE=c,ED=d,DB=e*)
  7. ans=NSolve[{
  8.     (heron[9,a,c]/(a+c+9))^2==(heron[a,b,d]/(a+b+d))^2==(heron[b,e,6]/(b+e+6))^2,(*三角形的内切圆半径相等*)
  9.     c+d+e==13,(*BC的线段长度=13*)
  10.     cs[a,c,9]+cs[a,d,b]==0,(*∠AEC的余弦值+∠AED的余弦值=0*)
  11.     cs[b,d,a]+cs[b,e,6]==0,(*余弦值相加等于零*)
  12.     a>0&&b>0&&c>0&&d>0&&e>0(*限制变量范围*)
  13. },{a,b,c,d,e},1000](*先求出数值解*)
  14. aaa=RootApproximant[{a,b,c,d,e}/.ans](*由数值解得到精确解*)
  15. bbb=ToRadicals[aaa](*转化为根式*)
  16. rule=Thread[{a,b,c,d,e}->bbb[[1]]](*替换规则*)
  17. Grid[Transpose@{rule},Alignment->Left](*列表显示*)
  18. ccc=RootReduce[2*heron[9,a,c]/(a+c+9)/.rule](*找到内切圆的半径的根*)
  19. ddd=ToRadicals[ccc](*转化为根式*)
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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
发表于 2025-1-25 19:00:47 | 显示全部楼层
iseemu2009 发表于 2025-1-24 11:35
你是答案是正确的。来个更难一点的问题:三角形 ABC 中,AB=19,BC=26,CA=15。D、E、F、G、H 在边BC上, ...

你有答案吗?
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
发表于 2025-1-26 09:31:15 | 显示全部楼层
iseemu2009 发表于 2025-1-24 11:35
你是答案是正确的。来个更难一点的问题:三角形 ABC 中,AB=19,BC=26,CA=15。D、E、F、G、H 在边BC上, ...
  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. (*子函数,利用三边计算角的余弦值,角是c边所对的角*)
  3. cs[a_,b_,c_]:=((a^2+b^2-c^2)/(2*a*b))
  4. (*子函数,海伦公式,利用海伦公式计算三角形的面积*)
  5. heron[a_,b_,c_]:=Module[{p=(a+b+c)/2},Sqrt[p*(p-a)*(p-b)*(p-c)]]
  6. (*子函数,用来计算内切圆半径的平方*)
  7. rr[a_,b_,c_]:=((heron[a,b,c]/(a+b+c))^2)
  8. (*子函数,用来计算平角两侧的余弦值的和,最后同分得到分子*)
  9. pj[a_,b_,c_,d_,e_]:=(Numerator@Together[cs[a,c,d]+cs[b,c,e]]==0)
  10. ans=NSolve[{
  11.     rr[19,a,f]==rr[a,b,g]==rr[b,c,h]==rr[c,d,i]==rr[d,e,j]==rr[e,15,k],
  12.     pj[f,g,a,19,b],pj[g,h,b,a,c],pj[h,i,c,b,d],pj[i,j,d,c,e],pj[j,k,e,d,15],
  13.     a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k==26,
  14.     a>0&&b>0&&c>0&&d>0&&e>0&&f>0&&g>0&&h>0&&i>0&&j>0&&k>0(*限制变量范围*)
  15. },{a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k},1000](*先求出数值解*)
  16. aaa=RootApproximant[{a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k}/.ans](*由数值解得到精确解*)
  17. bbb=ToRadicals[aaa](*转化为根式*)
  18. rule=Thread[{a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k}->bbb[[1]]](*替换规则*)
  19. Grid[Transpose@{rule},Alignment->Left](*列表显示*)
  20. ccc=RootReduce[2*heron[19,a,f]/(19+a+f)/.rule](*找到内切圆的半径的根*)
  21. ddd=ToRadicals[ccc](*转化为根式*)
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你的回答,计算量太大,软件没计算出结果
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