计算几何(证明三角形内心公式: aOA+bOB+cOC = 0)

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计算几何(证明三角形内心公式: aOA+bOB+cOC = 0)

2024-02-22 10:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

公式说明

其中大写如果没加绝对值符号均为向量。    求三角形内心时会用到公式:aOA+bOB+cOC = 0 其中各点如图所示

在这里插入图片描述

证明过程

充分性证明    已知aOA+bOB+cOC = 0,证明O点为内接圆圆心。首先我们知道内接圆圆心为三个角的角平分线交点,只要证明O是三条角平分线交点就行了。    假设过A和O的直线交BC于D。如图    在这里插入图片描述    由图可知向量OB = OD+DB, 向量OC = OD+DC。带入已知的式子后的到aOA+b(OD+DB)+c(OD+DC) = 0。    已知向量OD与OA共线,假设向量OA = kOD,上面的式子化为了,(a+bk+ck)OA+bDB+cDC = 0。    根据图片已知向量DB与DC共线,并且向量OA+(DB+DC)的和向量一定不得0,且OA不等于0向量,所以得出(a+bk+ck)=0且bDB+cDC=0。    又由于DB与DC共线,所以上面的出的结论可以直接写为,|DB|/|DC| = c/b  这正好符合角分线定理,所以AD为角A的一条角分线,同理可证明另外两条为另外两个角的角平分线,因此点O为内接圆圆心。

充分性证明:        在这里插入图片描述    现在我们已知O为三角形内心,并且三条线均为角平分线,我们需要证明公式aOA+bOB+cOC = 0。    根据角平分线定理我们知道b/a = |AF|/|FB| 和 c/a = |AE|/|EC|    又根据图容易得到,向量OA = OM+ON 进而得到 OA = (|OM|/|CO|)*CO+(|ON|/|BO|)*DO。又易得|OM|/|CO| = |AE|/|EC|, |ON|/|BO| = |AF|/|FB|,带入后得到 OA = b/a CO + c/a BO,整理后就得到了已知的式子。

补充

可能有人不懂上面为什么|OM|/|CO| = |AE|/|FC|,这里讲一下    上面的图取出来后就是如下图    在这里插入图片描述

在O点做OQ交MA于Q且平行于CA 在这里插入图片描述

这样就容易看出来三角形COE和三角形OMQ相似,所以就能得到|OM|/|CO| = |AE|/|EC|



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