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拿破仑三角形的

编辑:chaxungu时间:2022-09-28 08:35:24分类:数理化学

拿破仑·波拿巴(napoleon,1769-1821),大家应该非常熟悉,可是知道吗,他在数学上也颇有建树。
  下面要说的拿破仑三角形,曾经令拉普拉斯敬佩不已。

定义
  这个三角形是这样的:

 ●在任意一个三角形的三条边上分别向外做出三个等边三角形,则这三个等边三角形的中心也构成一个等边三角形。这个由三个等边三角形中心构成的三角形称“外拿破仑三角形”。如图中的△def就是△abc的外拿破仑三角形。
 ●在任意一个三角形的三条边上分别向内做出三个等边三角形,则这三个等边三角形的中心仍能构成一个等边三角形,这个由三个等边三角形中心构成的三角形称“内拿破仑三角形”。

证明
这里提供一种最简单的证明方法,只需初中的水平就可以理解了:

证明:

如图,分别以△abc的边bc、ac、ab为等边三角形边长,向△abc外作等边三角形(△bcc'、△aca'、△abb'),设这三个三角形的中心分别为d,e,f,
则:∠fab=∠fba=∠dbc=∠dcb=∠eac=∠eca=30°

以点a为圆心,以af长为半径作弧;以点e为圆心,以dc长为半径作弧。设两弧在多边形afbdce内交于点g。则ag=af,ge=dc。
连接gf、ga、ge,de、df、ef。

∵△abf、△bcd、△ace都是底角为30°的等腰三角形(即∠fab=∠fba=∠dbc=∠dcb=∠eac=∠eca=30°)
∴△abf∽△bcd∽△ace,
∴af/ab=ae/ac=dc/bc
又∵ag=af,ge=dc
∴ag/ab=ae/ac=ge/bc
∴△age∽△abc
∴∠gae=∠bac
∴∠fag=∠eaf-∠gae=∠eaf-∠bac=∠fab+∠eac=60°
又∵ag=af
∴△agf为等边三角形
∴ag=af,∠agf=60°

∵△age∽△abc
∴∠age=∠abc
又∵∠fbd=∠abc+∠fba+∠dbc=∠abc+60°
∠fge=∠age+∠agf=∠age+60°
∴∠fbd=∠fge

∵在△fbd和△fge中,
fb=fg,∠fbd=∠fge,bd=ge
∴△fbd≌△fge(sas)
∴fd=fe

同理,fd=de

∵fd=de=fe
∴△def为等边三角形
即“外拿破仑三角形”是等边三角形。(在任意一个三角形的三条边上分别向外做出三个等边三角形,则这三个等边三角形的中心也构成一个等边三角形)


证明“内拿破仑三角形”是等边三角形过程与此相同,有兴趣的话可以自己试试。

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