数学研发论坛

 找回密码
 欢迎注册
楼主: northwolves

[讨论] 一道三角形的题目

[复制链接]
发表于 2018-3-8 09:15:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathematica 于 2018-3-8 09:18 编辑
mathe 发表于 2018-3-7 21:46
这种线性方程组的方法所有系数除以k,然后将$1/k$看成$\lambda$就变成特征值形式了


看看这个矩阵

\[\left(
\begin{array}{ccc}
-1 & \text{cosC} & \text{cosB} \\
\text{cosC} & -1 & \text{cosA} \\
\text{cosB} & \text{cosA} & -1 \\
\end{array}
\right)\]

计算这个矩阵对应的行列式
  1. Clear["Global`*"];(*Clear all variables*)
  2. mat={{-1,cosC,cosB},{cosC,-1,cosA},{cosB,cosA,-1}}(*定义矩阵*)
  3. mat//MatrixForm
  4. Det[mat](*计算矩阵对应的行列式*)
复制代码


计算行列式展开后的值
\[\text{cosA}^2+\text{cosB}^2+\text{cosC}^2+2 \text{cosA} \text{cosB} \text{cosC}-1=0\]
本质上还是一样的,这找到了一种新的证明这个等式的办法
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 2018-3-8 09:59:23 | 显示全部楼层
  1. (*由cosA:cosB:cosC=12:9:2可知,三个角都是锐角*)
  2. Clear["Global`*"];(*Clear all variables*)
  3. tanA=Sqrt[1-(12*k)^2]/(12*k)
  4. tanB=Sqrt[1-(09*k)^2]/(09*k)
  5. tanC=Sqrt[1-(02*k)^2]/(02*k)
  6. Solve[{tanA+tanB+tanC==tanA*tanB*tanC},{k}]
复制代码


\[\tan A+\tan B+\tan C==\tan A*\tan B*\tan C\]
利用这个恒等式,求解出k的值

\[\left\{\left\{k\to -\frac{1}{16}\right\},\left\{k\to \frac{1}{16}\right\}\right\}\]

至于mathematica如何求解出这个方程的解的,不知道!
不过这次为什么只求解出两个解,而不是上面的三个解呢?不知道为什么

点评

我很好奇mathematica为什么能求解出这个带根号的方程的根的?我很不理解  发表于 2018-3-8 10:06
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 2018-3-8 12:56:56 | 显示全部楼层
mathe 发表于 2018-3-7 21:46
这种线性方程组的方法所有系数除以k,然后将$1/k$看成$\lambda$就变成特征值形式了


\(基本公式:\D\arccos\left(\frac{2}{K}\right)+\arccos\left(\frac{9}{K}\right)+\arccos\left(\frac{12}{K}\right)=\pi\)

\(说明:2,9,12,换成x≤y≤z,则有k≤y+z,   k≥z,   k≥2(x+y+z)/3\)

点评

根据说明,16口算就出来了!而说明是对任意题目通用的。  发表于 2018-3-8 18:46
你是我觉得最天才的,居然有这么简单的思路大家都没想到  发表于 2018-3-8 14:13
没想到挖坟挖出这么多回答  发表于 2018-3-8 14:11

评分

参与人数 1威望 +5 收起 理由
mathematica + 5 赞一个!

查看全部评分

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 2018-3-8 14:07:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathematica 于 2018-3-8 14:09 编辑
王守恩 发表于 2018-3-8 12:56
\(基本公式:\D\arccos\left(\frac{2}{K}\right)+\arccos\left(\frac{9}{K}\right)+\arccos\left(\frac ...

  1. Solve[Total@Map[ArcCos[#/k]&,{12,9,2}]==Pi,{k}]
复制代码


居然忘记了还有这么简单的办法!!!!!!!!!!
给你一万个顶

\[\cos ^{-1}\left(\frac{2}{k}\right)+\cos ^{-1}\left(\frac{9}{k}\right)+\cos ^{-1}\left(\frac{12}{k}\right)=\pi\]

求解结果
\[\{\{k\to 16\}\}\]
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 2018-3-21 19:53:28 | 显示全部楼层
mathematica 发表于 2018-3-8 09:15
看看这个矩阵

\[\left(


由这个公式
\[\text{cosA}^2+\text{cosB}^2+\text{cosC}^2+2 \text{cosA} \text{cosB} \text{cosC}-1=0\]
这个公式是A+B+C=180°的条件下成立
sin(A)=sin(B+C)
我联想到公式(见附件)
附件的公式是在A+B+C=360°的条件下成立,这时候,四面体体积等于零
sin(A)=-sin(-A)=-sin(-A+360)=-sin(B+C)
所以差了一个负号
\[-\text{cosA}^2-\text{cosB}^2-\text{cosC}^2+2 \text{cosA} \text{cosB} \text{cosC}+1=0\]

四面体体积公式

180度的时候,矩阵是这个样子
\[
\left(
\begin{array}{ccc}
-1 & \text{cosC} & \text{cosB} \\
\text{cosC} & -1 & \text{cosA} \\
\text{cosB} & \text{cosA} & -1 \\
\end{array}
\right)
\]

360度的时候,矩阵是这个样子
\[
\left(
\begin{array}{ccc}
1 & \text{cosC} & \text{cosB} \\
\text{cosC} & 1 & \text{cosA} \\
\text{cosB} & \text{cosA} & 1 \\
\end{array}
\right)
\]

  1. (*计算正弦值比例*)
  2. (*正弦定理sinA:sinB=a : b,剩下类推*)
  3. (*分子分母都二次齐次多项式,所以可以假设c=6*)
  4. Clear["Global`*"];(*Clear all variables*)
  5. c=6;
  6. cosA=(b^2+c^2-a^2)/(2*b*c);
  7. cosB=(a^2+c^2-b^2)/(2*a*c);
  8. cosC=(a^2+b^2-c^2)/(2*a*b);
  9. Solve[cosA/cosB==12/9&&cosB/cosC==9/2&&a>0&&b>0,{a,b}]
复制代码


求解结果
\[\{\{a\to 4,b\to 5\}\}\]
所以
\[\sin A:\sin B:\sin C=a : b : c=4:5:6\]
01.png
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 2021-6-15 11:33:28 | 显示全部楼层
王守恩 发表于 2018-3-8 12:56
\(基本公式:\D\arccos\left(\frac{2}{K}\right)+\arccos\left(\frac{9}{K}\right)+\arccos\left(\frac ...

你简直就是把方程思想发挥到了极致,
这么简单列一个方程,就把所有角的余弦值都搞定了,然后就很容易搞定正弦值
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 2021-6-16 14:19:04 | 显示全部楼层
hujunhua 发表于 2017-1-18 17:37
这等价于以下问题:

如图,半圆内接四边形三边长为12,9,2,求半圆的直径长。

利用你的图,下我的面!
利用勾股定理,托勒密定理,来求解这个问题,列方程组解方程!

  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. (*利用圆内接四边形、勾股定理、托勒密定理求解圆的直径*)
  3. ans=Solve[{
  4.     9^2+x^2==d^2,(*勾股定理,d为圆的直径*)
  5.     2^2+y^2==d^2,(*勾股定理,d为圆的直径*)
  6.     9*2+12*d==x*y(*托勒密定理*)
  7. },{d,x,y}]//FullSimplify//ToRadicals;
  8. Grid[ans,Alignment->Left]
复制代码


\[\begin{array}{lll}
d\to 0 & x\to -9 i & y\to 2 i \\
d\to 0 & x\to 9 i & y\to -2 i \\
d\to 16 & x\to -5 \sqrt{7} & y\to -6 \sqrt{7} \\
d\to 16 & x\to 5 \sqrt{7} & y\to 6 \sqrt{7} \\
d\to -\sqrt{37}-8 & x\to -2 \sqrt{4 \sqrt{37}+5} & y\to \sqrt{16 \sqrt{37}+97} \\
d\to -\sqrt{37}-8 & x\to 2 \sqrt{4 \sqrt{37}+5} & y\to -\sqrt{16 \sqrt{37}+97} \\
d\to \sqrt{37}-8 & x\to -2 i \sqrt{4 \sqrt{37}-5} & y\to -3 i \sqrt{\frac{7}{16 \sqrt{37}+97}} \\
d\to \sqrt{37}-8 & x\to 2 i \sqrt{4 \sqrt{37}-5} & y\to 3 i \sqrt{\frac{7}{16 \sqrt{37}+97}} \\
\end{array}\]

很显然,d=16才是合适的!

点评

第四组解是要求解的结果  发表于 2021-6-16 14:39
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 2021-6-16 14:38:42 | 显示全部楼层
hujunhua 发表于 2017-1-18 17:37
这等价于以下问题:

如图,半圆内接四边形三边长为12,9,2,求半圆的直径长。

继续拿你的图下面!
建立直角坐标系,求解圆的半径与点的坐标
  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. (*以圆心为原点建立坐标系*)
  3. {x3,y3}={-r,0};(*直径左端点*)
  4. {x4,y4}={r,0};(*直径右端点*)
  5. ans=Solve[{
  6.     x1^2+y1^2==r^2,(*点在圆上*)
  7.     x2^2+y2^2==r^2,(*点在圆上*)
  8.     (x1-x3)^2+(y1-y3)^2==9^2,(*两点距离等于9*)
  9.     (x1-x2)^2+(y1-y2)^2==12^2,(*两点距离等于12*)
  10.     (x2-x4)^2+(y2-y4)^2==2^2,(*两点距离等于2*)
  11.     r>0&&y1>0&&y2>0(*限制变量范围*)
  12. },{r,x1,y1,x2,y2}]//FullSimplify;
  13. Grid[ans,Alignment->Left]
复制代码


\[\begin{array}{lllll}
r\to 8 & \text{x1}\to -\frac{47}{16} & \text{y1}\to \frac{45 \sqrt{7}}{16} & \text{x2}\to \frac{31}{4} & \text{y2}\to \frac{3 \sqrt{7}}{4} \\
\end{array}\]

只有一个求解结果,半径等于8

点评

方程组就是牛逼!吊打这个问题!  发表于 2021-6-16 14:41
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 2021-6-16 14:48:11 | 显示全部楼层
hujunhua 发表于 2017-1-18 17:37
这等价于以下问题:

如图,半圆内接四边形三边长为12,9,2,求半圆的直径长。

继续下面!
从圆心角出发看问题,三个反正弦的和应该是平角的一半,也就是90°,列方程解方程

\[\sin ^{-1}\left(\frac{2}{d}\right)+\sin ^{-1}\left(\frac{9}{d}\right)+\sin ^{-1}\left(\frac{12}{d}\right)=\frac{\pi }{2}\]

  1. Clear["Global`*"];(*mathematica11.2,win7(64bit)Clear all variables*)
  2. ans=Solve[ArcSin[9/d]+ArcSin[12/d]+ArcSin[2/d]==Pi/2,{d}]
复制代码


求解结果
\[\{\{d\to 16\}\}\]
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 2021-6-16 16:02:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathematica 于 2021-6-17 08:35 编辑
wayne 发表于 2013-11-18 22:52
如果  cosA :cosB :cosC =x:y:z , 那么 这个比值k 是一元三次方程  2 xyz k^3 +(x^2+y^2+z^2) k^2 -1 =0 的 ...


  1. Eliminate[{a^2+y^2==d^2,x^2+c^2==d^2,a*c+b*d==x*y},{x,y}](*消除变量x与y*)
复制代码


利用托勒密定理,可以得到与你一样的结论。
方程\[-d \left(d \left(a^2+b^2+c^2\right)+2 a b c-d^3\right)=0\]
你的k相当于此处的1/d,d表示直径

点评

代码有问题,明天修改一下!  发表于 2021-6-16 22:39
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
您需要登录后才可以回帖 登录 | 欢迎注册

本版积分规则

小黑屋|手机版|数学研发网 ( 苏ICP备07505100号 )

GMT+8, 2022-5-19 20:37 , Processed in 0.125130 second(s), 25 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表