几何平均数的几何意义

这个几何平均值两个正数$a\;$和$b\;$是(正)数g,其平方等于乘积$ab;$:

$g^{2}=ab\;$。

虽然可以(至少部分地)调整定义来处理负数,但我认为这是不可能的。

几何平均值回答了这个问题:给定一个边为$a\;$的矩形和$b\;$,找到面积等于矩形的正方形的边。很可能,这个特定的问题给了这个数字一个常用的名称:几何平均值。它在更代数的设置中显示为平均比例$p\;$两个数字$a\;$之间和$b\;$:

$a:p=p:b$

欧几里得六、 13个给出了平均比例的几何结构:

在长度为$a+b\;$的直径上画一个半圆a垂直于两段连接处的直径。从圆周到直径的垂线长度正好是$a\;$的几何平均值和$b\;$。

(顺便说一句欧几里得六世这与上述比例有关。这个第四比例给定数字$a\;$的$b\;$$c\;$是数字$x\;$这样$ab=c/x。\;$两个数字$a\;$的第三个比例和$b\;$是数字$y\;$这样$a/b=b/y同样的结构也被欧几里得二世.14构造与给定矩形面积相同的正方形。)

上述平均比例的构造基于推论欧几里得VI.8:如果在直角三角形中,从直角到底边画一条垂线,那么这样画的直线是底边线段之间的平均比例。然而,这并不是直角三角形中平均比例的唯一表现。例如,在画出斜边高度的直角三角形中,我们可以观察到三个类似的三角形:给定的三角形和被高度截断的较小三角形。推论六、 8个由两个小三角形的相似性导出。如果我们将大三角形与任何一个较小的三角形配对,我们会发现直角三角形的一条腿是它在斜边上的投影与斜边本身之间的平均比例。

事实上,几何平均值在各种几何情况下经常出现。我会提到一些。

  • 直径为$a\;$的两个圆的公切线长度和$b\;$外部相切的是直径的几何平均值:

  • 几何平均值在约翰·沃利斯的第一几何解释复数:

  • See-Saw引理,如果一个半圆内切在与其直径垂直的两条垂线和长度为$a\;$的半圆切割段的横向切线之间和$b\;$从这两条直线上看,半圆的半径是$a的几何平均值和$b\;$。

  • 最简单的散乐正方形内接成直角三角形。用切除的三角形再刻两步正方形的过程。将内切圆内接成三个相似的三角形。让它们的半径为$a\;$$p、 \;$$b\;$按降序排列,然后是$p\;$是$a\;$的平均比例和$b\;$。

  • 让$AB\;$成为圆圈中的和弦圆上的一个点。绘制垂线$PQ,\;$$公关,$和$PS\;$从$P\;$至$AB\;$和$A\;$处圆的切线和$B$然后$PQ^{2}=PR\cdot PS$

  • 让点$C\;$和$D\;$位于直径为$AB的半圆上让$E\;$是$AC\;$的交集和$BD\;$和$F\;$$AD$和$BC.\;$的交集让$EF\;$与$G\;$中的半圆相交和$AB\;$单位:$H$然后$GH ^{2}=EH\cdot FH$.

  • [贝森特,几何处理的圆锥截面《乔治·贝尔父子》,伦敦,1895年,第28页]。如果从点$Q\;$切线$QP,\;$$QP';$被画成抛物线,两个三角形$SPQ\;$和$SQP'\;$$(S是抛物线的焦点),与$SQ相似是$SP\;$之间的平均比例和$SP’$

    制作$PQ\;$与$T中的轴相交,\;$并绘制$SY,\;$$SY';$垂直于切线。然后$Y\;$和$Y'\;$是$A处切线上的点。\$

    $\开始{align}\角度SPQ&=\角度STY\\&=\角度SYA\\&=\角度SQP',\结束{对齐}$

    自$S、Y'、Y、Q\;$起是圆上的点,$SYA,\;$$平方米';$在同一段中。

    此外,由于从任意点到圆锥对角线的切线在焦点处相等,$\angle PSQ=\angle QSP';\;$因此三角形$PSQ,\;$$QSP’\;$类似,并且

    $SP:SQ=SQ:SP’$

  • 如果两个等腰三角形$OTB\;$和$OAT\;$类似,如下图所示,我们得到一个简单的比例$OT/BO=AO/OT,\;$指$OT\;$是$AO\;$的几何平均值和$BO。\$

    两个相似等腰三角形的几何平均值

    如果公共底角等于$72^{circ}\;$我们对金三角; 然而,即使是行人角度,几何平均值也会保持不变。

    两个等腰三角形的配置已用于快速施工两条线段的几何平均值。

  • 一个后果是相等面积的别广团引理是关于此配置中三角形面积的断言:

    三个三角形及其面积的几何平均值

    即$[BDE]^{2}=[ABD][BCE],\;$其中$[X]\;$表示形状$X的面积$

  • 梯形的对角线将其切成四个三角形:

    梯形的对角线将图形切成四个三角形

    其中两个具有相等的面积,例如$X,\;$如果其他两个区域的面积为$M\;$和$N\$然后$X=\sqrt{M\cdot N}$

你在别处见过几何平均数吗?让我知道。谢谢您。


相关材料
阅读更多。。。

  • 手段
  • 平均值、算术平均值和调和平均值
  • 算术和几何平均数
  • 几何平均数的简短构造
  • 切线、垂直度和几何平均值
  • |联系人| |首页| |目录| |几何图形|

    版权所有©1996-2018亚历山大·博戈莫尼

    71692248