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楼主 |
发表于 2014-2-8 21:50:41
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关于27#的问题,即马尔法蒂问题(Malfatti's Problem):在一个已知三角形内画三个圆,每个圆与其他两个圆以及三角形的两边相切。
容易得到
\( r_2 \cot(B/2)+2\sqrt{r_2r_3}+r_3 \cot(C/2)=a \)
\( r_1 \cot(A/2)+2\sqrt{r_1r_3}+r_3 \cot(C/2)=b\)
\( r_1 \cot(A/2)+2\sqrt{r_1r_2}+r_2 \cot(B/2)=c \)
即
\( r_2s(s-b)+2S\sqrt{r_2r_3}+r_3s(s-c)=aS \)
\( r_1s(s-a)+2S\sqrt{r_1r_3}+r_3s(s-c)=bS \)
\( r_1s(s-a)+2S\sqrt{r_1r_2}+r_2s(s-b)=cS\)
消元得到:
\( (-b-c+a)(b-c+a)^6(-b+c+a)^6+16(b+c+a)(-b-c+a)(b-c+a)^5(-b+c+a)^5r_1+128(a^5-a^3b^2-3a^3bc-a^3c^2-a^2b^3+6a^2b^2c+6a^2bc^2-a^2c^3-3ab^3c+6ab^2c^2-3abc^3+b^5-b^3c^2-b^2c^3+c^5)(b-c+a)^3(-b+c+a)^3r_1^2+128(-b-c+a)(5a^3+3a^2b+3a^2c+3ab^2-14abc+3ac^2+5b^3+3b^2c+3bc^2+5c^3)(b-c+a)^3(-b+c+a)^3r_1^3+128(-b-c+a)(17a^4-2a^2b^2-2a^2c^2+17b^4-2b^2c^2+17c^4)(b-c+a)^2(-b+c+a)^2r_1^4+1024(5a^2+2ab+2ac+5b^2+2bc+5c^2)(-b-c+a)^2(b-c+a)^2(-b+c+a)^2r_1^5+8192(b-c+a)(-b+c+a)(a^3+abc+b^3+c^3)(-b-c+a)^2r_1^6+8192(b-c+a)(b+c+a)(-b+c+a)(-b-c+a)^3r_1^7+4096(b+c+a)^2(-b-c+a)^3r_1^8=0 \)
\((-b+c+a)(-b-c+a)^6(b-c+a)^6-16(b+c+a)(-b+c+a)(-b-c+a)^5(b-c+a)^5r_2+128(a^5-a^3b^2-3a^3bc-a^3c^2-a^2b^3+6a^2b^2c+6a^2bc^2-a^2c^3-3ab^3c+6ab^2c^2-3abc^3+b^5-b^3c^2-b^2c^3+c^5)(-b-c+a)^3(b-c+a)^2r_2^2-128(-b+c+a)(5a^3+3a^2b+3a^2c+3ab^2-14abc+3ac^2+5b^3+3b^2c+3bc^2+5c^3)(-b-c+a)^3(b-c+a)^3r_2^3+128(-b+c+a)(17a^4-2a^2b^2-2a^2c^2+17b^4-2b^2c^2+17c^4)(-b-c+a)^2(b-c+a)^2r_2^4-1024(5a^2+2ab+2ac+5b^2+2bc+5c^2)(-b-c+a)^2(b-c+a)^2(-b+c+a)^2r_2^5+8192(b-c+a)(-b-c+a)(a^3+abc+b^3+c^3)(-b+c+a)^2r_2^6-8192(b-c+a)(b+c+a)(-b-c+a)(-b+c+a)^3r_2^7+4096(b+c+a)^2(-b+c+a)^3r_2^8=0 \)
\( (b-c+a)(-b-c+a)^6(-b+c+a)^6-16(b+c+a)(b-c+a)(-b-c+a)^5(-b+c+a)^5r_3+128(a^5-a^3b^2-3a^3bc-a^3c^2-a^2b^3+6a^2b^2c+6a^2bc^2-a^2c^3-3ab^3c+6ab^2c^2-3abc^3+b^5-b^3c^2-b^2c^3+c^5)(-b-c+a)^3(-b+c+a)^3r_3^2-128(b-c+a)(5a^3+3a^2b+3a^2c+3ab^2-14abc+3ac^2+5b^3+3b^2c+3bc^2+5c^3)(-b-c+a)^3(-b+c+a)^3r_3^3+128(b-c+a)(17a^4-2a^2b^2-2a^2c^2+17b^4-2b^2c^2+17c^4)(-b-c+a)^2(-b+c+a)^2r_3^4-1024(5a^2+2ab+2ac+5b^2+2bc+5c^2)(-b-c+a)^2(b-c+a)^2(-b+c+a)^2r_3^5+8192(-b-c+a)(-b+c+a)(a^3+abc+b^3+c^3)(b-c+a)^2r_3^6-8192(b+c+a)(-b+c+a)(-b-c+a)(b-c+a)^3r_3^7+4096(b+c+a)^2(b-c+a)^3r_3^8=0 \)
注: \( r_1 \) 取第三个正实根(根从小到大排列), \( r_2 \) 取第二个正实根(根从小到大排列), \( r_3 \) 取第一个正实根(根从小到大排列)
例:
\( a = 3, b = 4, c = 5, r_1 = 0.7519993534, r_2 = 0.6648941885, r_3 =0 .5079339624 \)
\( a = 3, b = 4, c = 6, r_1 =0.6660007375, r_2 = 0.6161503060, r_3 = 0.3399085088 \)
\( a = 4, b = 5, c = 6, r_1 =0 .9619865980, r_2 = 0.8635452050, r_3 = 0.7086379575 \) |
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