三角形加权费马点问题的探究

<正>十七世纪法国数学家皮埃尔·德·费马(Pierrede Fermat,1601—1665)曾提出了一个著名的几何最值问题:"已知一个三角形,求作一点,使其与这个三角形的三个顶点的距离之和最小."它的答案是:当三角形的三个角均小于120°时,所求的点在三角形内部,且与三个角顶点连线的张角均为120°;当三角形有一内角大于或等于120°时,所求的点在三角形最大内角的顶点处.我们将这个点称为"费马点".     

最大内角不等于120°的三角形性质

<正>费马点以三角形各边为边长向形外作等边三角形,则三个等边三角形的外接圆共点.该点称为三角形的费马点.显然,最大内角小于120°的三角形的费马点在形内,最大内角大于120°的三角形的费马点在形外,最大内角等于120°的三角形的费马点是120°角的顶点.本文对最大内角等于120°的三角形不作介绍了     

费马点性质及其应用

在诸如电力线的建设、道路修建等最优化实际应用中，需要选定最佳点位置，以使该点与其它相关点的距离之和为最小．而平面几伺中三角形的费马点恰好具有这样的属性，因此费马点性质在解决有关“距离和最小”类实际问题中，具有独特的功效．先回顾三角形费马点的定义与性质．定义设△ABC所在平面内有一点P，满足∠APB＝∠BPC＝∠CPA＝120°，则称P点为△ABC的费马点（如图1）．容易知道，一个三角形的费马点存在且唯一。性质三角形的费马点，是平面上所有点中到三角形的三个顶点的距离之和为最小的点．这个性质，可用很优美的平面几何…     

由费马点引出的若干竞赛问题

费马点及其性质如果Ｆ为△ＡＢＣ的费马点,ａ、ｂ、ｃ和Ｓ分别为△ＡＢＣ的三条边长和面积,ＦＡ＝ｘ,ＦＢ＝ｙ,ＦＣ＝ｚ,ｆ＝ｘ＋ｙ＋ｚ（下同）,那么费马点Ｆ有下述性质：定理当△ＡＢＣ的三内角均小于１２０°时,ｆ＝２２ａ２＋ｂ２＋ｃ２＋４３Ｓ（１）当△ＡＢ...     

120°三角形数的两个性质

人们容易从余弦定理联想到,把勾股数组推广到钝角三角形的情况。本文对这个有趣的问题作一点初步探讨,得到120°三角形数的两个有趣的性质。定义自然数组(a,b,c)叫做120°三角形数,如果a、b、c构成120°的钝角三角形的三边。这种数组记为OPT(a,b,c),如果a,b,c没有公因子,则称这种OPT(a,b,c)为本原的。下面将证明两个定理。定理1 一个自然数a出现于本原的OPT中,当且仅当a是不小于3的奇数或8的倍     

正则点、等力点及其他

1　近三年来关于三角形“正则点”的研究自 1 999年文 [1 ]提出三角形“正则点”概念后 ,近三年来围绕“正则点”的文章不断涌现 (见文 [2 ]～ [9]) ,形成了一个小小的热潮 .三角形所在平面内关于其三边的对称点构成正三角形的点称为三角形的“正则点”.关于三角形的“正则点”的主要结果有 :( 1 )正则点的分布1正三角形只有一个正则点 ,即其中心 ;2最大角小于 1 2 0°的非等边三角形 ,内部外部各有一个正则点 ;3最大角等于 1 2 0°的三角形 ,在外部及最长边上各有一个正则点 ;4最大角大于 1 2 0°的三角形 ,其两个正则点都在三角形的外部 .…     

费尔马定理的又一证法及费马点轨迹初探

“最短网络”问题 ,是美国贝尔电话公司收费时所遇到的 .它的历史可以追溯到费马 .1 640年 ,费马提出如下问题 :在平面上给出Ａ ,Ｂ ,Ｃ三点 ,求一点Ｓ使距离和ＳＡ +ＳＢ+ＳＣ达到最小 .该问题引起科学家的兴趣 .其证明方法多种多样 .但这些方法大多限于几何[1] .本文巧妙地利用初等数学中对称的思想 ,给出费马定理的一个简单证法 ,并由此探讨费马点的轨迹 ,最后给出一种特殊“最短网络”的铺设构想 .现将上述的三角形两个顶点Ａ ,Ｂ放置在直角坐标系中 ,且Ａ ,Ｂ在Ｘ轴同侧 ,记在Ａ ,Ｂ及Ｘ轴同侧求一点Ｓ ,使Ｓ到Ａ ,Ｂ及Ｘ轴的距离最短…     

关于Brocard角的yff的猜想

如果a_1、a_2、a_3是△A_1A_2A_3的三个内角,那么在△A_1A_2A_3内部存在一点Ω,使得 ω=∠ΩA_2A_3=∠ΩA_3A_1=∠ΩA_1A_2。 则称点Ω为这个三角形的一个Brocard     

勃罗卡角的计算公式

已知△ABC中,P是其内部一点,如果角∠PAB=∠PBC=∠PCA=α,则称α为勃图1　罗卡角.点P称　为勃罗卡点(见图1).一般地,对于任意的三角形都有两个勃罗卡角与两个勃罗卡点,(见图2).当△ABC为正三角形时,两个勃罗卡点重合,此图2时α=β.由于P点是△ABC内部的一个特殊点,因此在△ABC确定之后,勃罗卡角与△ABC三个角A、B、C应有一种确定关系.文[1]讨论了勃罗卡点到△ABC三顶点距离之和与△ABC三边a、b、c的关系.本文就勃罗卡角与A、B、C三角之间关系作一讨论.定理　已知P是△ABC的一个勃罗卡点,相应的勃罗卡角是∠PAB=∠PBC=∠…     

三角形内外角平分线有关命题的证明及应用

在中考和一些竞赛题目中常有与三角形内外角平分线有关的题目,本文将此类问题进行归纳总结,以利于进行求解.命题1 如图1,点D是△ABC两个内角平分线的交点,则∠D =90°+1/2∠A.∵ ∠1 =∠1′,∠2 =∠2′,∴ 2∠1 +2∠2 +∠A =180°,∠1 + ∠2 + ∠D=180 °.     

有限元方程的几何量表示

一、引言与结论在本文中我们对两个典型的平面问题给出有限元方程的具体形式,在这种形式下,有限元方程的系数可以由三角形剖分的几何量明显地表示出来.这样,有限元方程便可以象差分方程一样清晰地为人们所理解,这已在我们的教学中得到证实.这里先叙述所获得的主要结论.设在某个平面区域的三角形剖分中某内节点的编号为0,其相邻之节点的编号依次为1,2,…,p,(p≥3).如图1,记 α_i=∠0(i+1)i,(1≤i≤p-1),α_p=∠01p,β_i=∠0(i-1)i,(2≤i≤p),β_1=∠0p1.结论Ⅰ.采用有限元方法求解平面 Laplace 方程Δu=0的 Dirichlet 问题时,在内部节点0的代数方程为(见图1)     

三角形等角共轭点的一个有趣性质

文 [1 ]给出如下有趣恒等式 :设 P、Q是△ ABC的等角共轭点(∠ PAB =∠ QAC,∠ PBC =∠ QBA,∠ PCB =∠ QCA) ,则有AP . AQAB . AC BP . BQAB . BC CP . CQAC . BC=1 ( 1 )今给出 ( 1 )式的如下不等式推广 :命题　设 P、Q是△ ABC内任意两点 ,则AP . AQAB . AC BP . BQAB . BC CP . CQAC . BC≥ 1 ( 2 )等号当且仅当∠ PAB =∠ QAC,∠ PBC =∠ QBA,∠ PCB =∠ QCA时成立 .证明　如图 1 ,顺次以 BC,CA,AB为对称轴 ,作△ PBC,△ PCA,△ PAB的对称三角形△ A′BC,△ B′CA,△ C′AB.连结A…     

初中平面几何基础培优讲座之十 正三角形综合练习(下)

<正>例12(1991年北京市中学生数学竞赛初二年级复赛试题四)如图11,△ABC是边长为1的正三角形,△BDC是顶角∠BDC=120°的等腰三角形,以D为顶点作ー个60°的角,角的两边分别交AB于M,交AC于N.连接MN,形成一个三角形AMN.求证,△AMN的周长等于2.证明因为∠ABC=∠ACB=60°,∠CBD=∠BCD=30°.     

费马点到三角形各顶点的距离公式

费马点到三角形各顶点的距离公式０６３３１３河北丰南黑沿子镇中学高庆计到△ＡＢＣ三个顶点距离之和最小的点Ｐ，称为费马点．若ｍａｘ｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝＜１２０°，则Ｐ在△ＡＢＣ内且同各顶点张等角；若ｍａｘ｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝≥１２０°，则Ｐ是其最大角的顶点。本文给出...     

圆内接四边形的一个美妙性质

设ABCD为圆内接四边形,连对角线AC和BD,设△ABC的内心为E,△BCD的内心为F,△CDA的内心为G,△DAB的内心为H,则四边形EFGH是一个矩形.如图1.图1图2证明如下:如图2,首先证明B,E,F,C四点共圆.连结BE、FC、BF、EC,则∠BEC=180°-(∠EBC+∠ECB)=180°-(21∠ABC+21∠ACB)=180°-21(∠ABC+∠ACB)=180°-21(180°-∠BAC)=90°+12∠BAC,同理可证∠BFC=90°+21∠CDB,图3因为A,B,C,D四点共圆,所以∠BAC=∠CDB,从而∠BEC=∠BFC,即B,E,F,C四点共圆.其次证明∠HEF=90°.如图3,因为B,E,F,C共圆,所以∠FEC=∠FBC,同理可证,A,H,E,B四点共圆,从而也有∠HEA=∠HBA,则∠HEF=∠AEC-(∠FEC+∠HEA)=∠AEC-(∠FBC+∠HBA)=[180°-(∠EAC+ECA)]-(∠FBC+∠HBA)=180°-(21∠BAC+21∠BCA)-(21∠DBC+21∠DBA)=180°-12(∠BAC+∠BCA+∠DBC+∠DBA)=180°-12(∠BAC+...     

“三角形正则点问题”研究集锦 关于三角形正则点研究的新进展综述

编者按　本刊 1999年第 6期发表了孙四周老师“关于三角形一个新点的发现及初探”(以下简称《初探》)一文 ,称“三角形所在平面内关于其三边的对称点构成正三角形的点”为该三角形的正则点 ,证明了 :当△ ABC最大角 A &;lt;12 0&;#176;时 ,形内有唯一正则点 ;A =12 0&;#176;时 ,BC边上有唯一正则点 ;A &;gt;12 0&;#176;时 ,正则点在形外 ,并猜想 :( 1)非等边三角形有两个正则点 ,至多一个在形内 ;( 2 )当三角形有两个正则点时 ,已知一个 Z满足ZA =bcλ,ZB =caλ,ZC =abλ,则另一个 Z′满足 :Z′A =bcλ′,Z′B =caλ′,Z′C =abλ′,其中　λ =b2 +c2 - 2 bccos( A +60&;#176;) ,λ′=a2 +b2 - 2 abcos( C - 60&;#176;) .( 3)并非所有 n ( n &;gt;3)边形都存在各自的正则点 .此后 ,本刊陆续收到有关文章数篇 ,现予摘发 (以收文时间先后为序 )1.杨学枝老师审阅文《初探》时指出 ,λ即三角形费马和 .2 .正则点的一条性质 :设△ ABC内的正则点 Z到三边 a、b、c的距离依次为 r1、r2 、r3,则r1=ab...     

圆内接三角形的一个性质

设I为△ABC的内心,射线A I、B I、C I与△ABC的外接圆分别交于点D、E、F,EF与AD交于点P,DF与BE交于点M、DE与CF交于点N,则I是△PMN的内心.图1证明连结AF(如图1),∵∠1=∠4,∠2=∠5,∴∠1 ∠2 ∠3=∠4 ∠5 ∠3.∵内心是三角形三条内角平分线的交点,∴∠4 ∠5 ∠3=90°即∠1 ∠2     

费马点、拿破仑点、重心、垂心与相似形

你了解费马点吗 ?它是这样定义的 :在一个锐角三角形中 ,与三个顶点的距离之和最小的点 ,叫费马点 .分别以△ABC的三边为底边 ,向形外作等边三角形 ,如图 ,连结AC′、BA′、CB′,你会发现神奇的现象 ,这三线交于一点 .这一点就是费马点 .如果A′、B′、C′是等边三角形的中心 ,连结AC′、BA′、CB′,这三线仍然交于一点 .这个点人们称为拿破仑点 .连结A′、B′、C′,△A′B′C′竟然是等边三角形 ,这个等边三角形叫做拿破仑三角形 .10 0多年前 ,德国数学家基佩特 (Ludwigkiepert,1846-193 4) ,发现了一个更有趣的现象 ,费马点、拿…     

从三角形一边中点引一条直线截三角形与原三角形相似的问题探究

在学习了相似三角形之后,学生碰到了这样一道问题. 在△ABC中,AB＞AC＞BC,D是BC的中点,过D作直线l,使截得的三角形与原三角形相似,这样的直线l有___________条. 在这道题目中,不论学生作得的△ABC是锐角、直角还是钝角三角形,答案都是4条.理由如下:如图1,△ABC是锐角三角形,AB＞AC＞BC,过BC中点D作DE1∥AC,DE2∥AB,则△E1BD、△E2DC与原三角形相似.此外,若要形成“错A形”相似,需使∠CDE3=∠A,由于AC＞ BC,所以∠B＞∠A,又由于∠B=∠CDE2,故∠CDE2 ＞∠CDE3,即E3在线段CE2上,故一定可在三角形内部作得△DE3C∽△ABC.另由于AB＞BC,所以∠C＞∠A,又由于∠A=∠DE1B,故若要使∠C=∠DE4B,则∠DE4 B＞∠DE1B,即E4在线段BE1上,故一定可在三角形内部作得△DBE4∽△ABC.所以,从任意非特殊锐角三角形最短边中点出发,可作4条直线截三角形与原三角形相似.     

运用圆锥曲线的光学性质解题续谈

笔者在研读并欣赏文[1]之余,总觉得意犹未尽,经探究证明,得如下几个结论,遂成下文,仅供大家参考.命题1已知抛物线的焦点为F,直线PM′与PN′分别切该抛物线于点M,N,则1)如图1,若点P,F在直线MN同侧(或点F在直线MN上)时,∠MPN=12∠MFN;2)如图2,若点P,F在直线MN异侧时,∠MPN=180°-21∠MFN.图1命题1图图2命题1图证明1)分别过点M,N,P作抛物线对称轨的平行线MR,NS,PX,则∠M′MR=∠MPX,∠N′NS=∠NPX.由抛物线的光学性质知∠PMF=∠M′MR,∠PNF=∠N′NS,∴∠MPX ∠NPX=∠PMF ∠PNF,即∠MPN=∠PMF ∠PNF(1)又∵∠M…