广义垂足三角形的面积关系

余年寄山水
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2021年02月09日 05:23
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2021年2月9日发(作者:色酷电影院)


广义垂足三角形的面积关系



225324


江苏省高港中等专业学校



杨承毅



由于各种文献的差异,在本文 中广义垂足三角形定义为:以锐角三角形内任意一


点在其三边上的射影点为顶点的三角形 称为该点的广义垂足三角形


.


例如,


我 们知道三


角形的三条高交于一点(垂心)


,以三条高的垂足为顶 点的三角形,即是垂心的广义


垂足三角形


.

< br>一


、广义垂足三角形与原三角形面积之间的关系


.


定理



已知


A BC


的外接圆


O


的半径为


R




ABC


内任取一点


T




T



ABC


的三边


BC



CA



AB


作垂线,垂足分别为


Q



P



S


QPS


就是点


T


关于


ABC


的广义


垂足三角形 ,设


T


到圆心


O


的距离为


,则:



=


.










































(1)



:在本文中作如下规定(以下不在说明)


< br>(1)


ABC


的三内角


A



B



C

< p>
所对的边分别为



AC=b



AB=c



面积表示为

< p>
.


(2)


ABC


的外 心为


O


,外接圆半径为


R


;内心为


I


,内切圆半径为


r


;垂心为


H


;重心

< br>为


G.


(3)


表示点


T


关于


ABC


的广义垂 足三角形的面积


.


B


N


D


S


T


O

< br>A


M


C


A


S


H


Q


Q


B


B


K


2


G


3


S


H


3


H


K


1


C


A


H


2


K

< br>P


H


1


P


E


Q


G


1


O


K


3


P



(


1


)



(


2


)



(


3


)


G

< br>2


C






证明


< /p>


如图


(1)


,连接


AT



BT


并延长分别交圆周于点< /p>


D



E


,又连接


OT


,设直线


OT


别交圆周于点


M



N.


由已知有:


TP


AC



TS


AB



从而


A



P< /p>



T



S


四点共圆,



PST=


PAT.





















同理:


B



S



T



Q


四点共圆,



QST=


QBT.









































又∵


PAT



CB D


是同弧


CD


所对的圆周角,


从而


PAT=


CBD.
























由①、②、③式,有


PST+


QST=


PAT+


QBT =


CBD+


QBT.







PSQ=


PST+


QST

< br>,


EBD=


CBD+


QBT


,∴


PSQ=


EBD.


由三角形的面积公式,



< p>
=


PS


QS


sin


PSQ


PS


QS


si n


EBD.


















又∵


AT



BT


分别是平面四边形


APTS



BSTQ


外接圆 的直径,∴由正弦定理,有









=


AT




=


BT.




PS=AT sin


BAC



QS=BT sin


ABC.

















BDT



ACB


是同弧


AB


所对的圆周角,从而


BDT=


ACB


,在


BTD


中由正弦定理,




1











=


=




sin


EBD


=


.






































把⑤、 ⑥式代入④式,有


=


PS


QS


sin


EBD


=



AT sin


BAC


BT sin


ABC





























=



AT


DT



sin


BAC



sin


ABC


sin


ACB.


由圆幂定理,得


AT


DT=MT

< p>
NT=





(


显然


R


< p>
).


=


)sin


BAC


sin


ABC


sin

< br>ACB.



sin


ABC


=






ABC


中,由正弦定理有:

< br>sin


BAC


=





=


=

< br>b sin


ACB


,而


.



(1)


式成立


.


=


b sin


ACB




二、




角三 角形中一些特殊点的广义垂足三角形与原三角形面积之间的关系


.

1.


内心的广义垂足三角形与原三角形面积之间的关系


.


推论


1


锐角


A BC


的内心


I


关于

ABC


的广义垂足三角形的面积为




















=


.









































(2)


=


2Rr


,即


=


2Rr




.



证明



由三 角形的欧拉


(Euler)


公式有:



又由公式


(1)


可得

< br>=


=


即推论


1

< br>成立


.


2.


垂心的广义垂足三 角形与原三角形面积之间的关系


.


推论


2


锐角


ABC


的三边


BC



CA



AB


上的高线分别为


AQ


、< /p>


BP



CS


,< /p>


垂足分别为


Q



P



S


,三高线的交点为


H(



ABC


的垂心


)


,则


QPS


就是垂 心


H


关于


ABC


的广义垂足三角


形,则









=2cosAcosBcosC


.









































(3)


证明



如图


( 2)


,由已知显然有:






AS=bcosA



AP=ccosA



BQ= ccosB



BS=acosB



CP=acosC



CQ=bcosC.



ASP


中,由余弦定理,有



=


+


2AS


AP


cosA=


+


2b c






=


(


+


2bc


cosA).



ABC


中,由余弦定理有:


=


+


2 bc


cosA


,将此式代入上式,得




=


,即


PS =


cosA.


同理可得:



PQ=ccosC.


由已知显然有:点


H



S



A



P


与点


H< /p>



P



C



Q


分别四点共圆,




SPH



S AH


是同弧所对的圆周角,∴


SPH=


SAH=


BC.


同理可得:


HPQ=


HCQ=


于是



=


BC.



SPQ=


SPH+


HPQ =


BC.


csinB


cosAcosBcosC




=


PS


PQ


csinB


,∴


=


cosA



ccosC


2sinBcosB=


.


=2cosAcosBcosC


2



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