蝴蝶三角
四边形蝴蝶是没什么不同从生活在圆圈里的蝴蝶.他们存在的证据很容易通过仿射变换简化(剪切)对于……的情况正交对角线四边形Sidney Kung(2012年8月13日)提供的另外两个(三角)证明毫无疑问地证明了正对角线(因此也在其他四边形中)存在蝴蝶。
定理
通过凸四边形(RQSP)的相互垂直对角线(RS)和(PQ)的交点,画出两条线(AB)和(CD),它们在(a)、(B)、(C)、(D)处与(RQSP\)的边相交。如果(X=AD\cap PQ\)、(Y=CB\cap P Q\)和如果(OP=OQ\),则为(OX=OY\)。
第一个证据取决于引理在别处得到证实
引理1
设\(\三角形RST\),\(RU\)为塞维安语通过顶点\(R\)。引入角度\(alpha=\角度SRU\)和\(beta=\角度URT\)。然后
\(\压裂{\mbox{sin}(\alpha+\beta)}{RU}=\frac{\mbax{sin}(\alfa)}{RT}+\frac}\mbox}sin}。\)
定理证明1
将引理应用于三角形\(ROQ\)、\(SOQ\)和\(BOC):
(1) |
\(\frac{1}{OC}=\frac{mbox{sin}(\alpha)}{OR}+\frac{mbox{cos}(\ alpha,}{OQ},\) |
(2) |
\(\frac{1}{OB}=\frac{mbox{sin}(\beta)}{OS}+\frac{mbox{cos}(\ beta){OQ},\) |
(3) |
\(\frac{\mbox{sin}(\alpha+\beta)}{OY}=\frac}\mbox}sin} |
结合(1)-(3),我们得到
(4) | \(\压裂{mbox{sin}(\alpha+\beta)}{OY}=\mbox{sin}(\beta)\left(\frac{OQ\cdot\mbox{正弦}(\ alpha)+OR\cdot\nbox{cos}(\salpha,)}{OR\cdot OQ}\right)+\mbox{sin}(\alpha)\left(\frac{OQ\cdot\mbox{正弦}(\ beta)+OS\cdot\nbox{cos}(\t)}{OS\cdot OQ}\right)。\) |
类似地,将引理应用于三角形(SOP)、(ROP)和(AOD),我们得到
(5) |
\(\frac{1}{OD}=\frac{mbox{sin}(\alpha)}{OS}+\frac{mbox{cos}(\ alpha,}{OP},\) |
(6) |
\(\frac{1}{OA}=\frac{mbox{sin}(\beta)}{OR}+\frac{mbox{cos}(\ beta){OP},\) |
(7) |
\(\frac{\mbox{sin}(\alpha+\beta)}{OX}=\frac}\mbox}sin} |
结合(5)-(7)我们得到
(8) | \(\压裂{mbox{sin}(\alpha+\beta)}{OX}=\mbox{sin}(\beta)\left(\frac{OP\cdot\mbox{正弦}(\salpha)+OS\cdot\nbox{cos}(\ alpha)}{OS\cdot OP}\right)+\mbox{sin}(\alpha)\left(\frac{OP\cdot\mbox{正弦}(\ beta)+OR\cdot\nbox{cos}(\t)}{OP\cdot OR}\right)。\) |
记住,(OP=OQ),(4)和(8)的比较表明,右手边是相等的,左手边也是相等的,这意味着(OX=OY)。
证据2
设(E)和(F)是相对于直线(RS)对称于(C)和(B)的点。放大图的左侧部分
让\(AF\cap OP=Z\)\(F\)是\(B\)的反射,线\(OP\)平分\(\角度AOF\)。因此
(9) | \(\压裂{AF}{ZF}=\压裂{AO}{OF}。\) |
注意三角形\(OFD\)和\(OPD\)是共面的(意味着它们与\(O\)的高度相同);它跟随那个
(10) | \(\frac{DF}{DP}=\frac{1/2\倍OD\倍OF\倍OMOx{sin}(\theta)}{1/2倍OD\次OP\倍MOx{正弦}(\alpha)}=\frac{OF\倍mbox{sin{(\ttheta)}}{OP\times\mbox{sin}(\alfa)}。\) |
类似地,由于三角形\(OEP\)和\(OEA\)共享边\(OE\),
(11) | \(\frac{PE}{EA}=\frac{OP\times\mbox{sin}(\alpha)}{OA\times\nmbox{正弦}(\theta)}。\) |
乘法(9)、(10)和(11)得出
\(\压裂{AZ}{ZF}\压裂{DF}{DP}\压裂{PE}{EA}=\压裂{AO}{OF}\压裂}{OP}\压裂}{OA}=1。\)
因此,反过来切瓦定理、\(AD\)、\(OP\)和\(EF\)是并发的。由于\(X\)和\(Y\)处于启用状态\(PQ\),并且\(X\in EF\),\(Y_)必须是\(X_)的对称图像。因此,\(OX=OY\)。
工具书类
- Sidney Kung,四边形的蝴蝶定理,数学。美格。78 (2005), 314
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