分享

海伦公式费马点布罗卡角

 王虎应六爻求真 2016-01-21


在有一次遇到海伦公式时,不禁想起以前的困惑,这海伦公式的几何意义到底是什么。因为我们知道每一个公式都有对应的几何图形,只不过有些图形表达起来不是很容易了,尤其是高阶的方程。但是,海伦公式是一个面积公式,无论如何都应该可以说得清楚。


于是在网上查了半天,终于知道大数学家欧拉是最早把这个事情表达清楚的。可是,我们的教科书却一直没有交代这件事,即使中文网站上也都是用勾股定理或者余弦定理来推导的,没有什么趣味。于是觉得自己不妨把这个事情写出来,也好给有同样困惑的网友一个参考。特别说明,这些资料综合了几个来源。

欧拉是从三角形内切圆的半径入手的。海伦公式的几何意义
如上图所示假定做一个内切圆,那么,每个切点到三角形顶点的距离分别就是x,y,z。设内切圆的半径是r,那么一个三角形就可以分为六个三角形,或者三对三角形,三角形的面积就是r*(x+y+z)。如果三角形三条边上分别是a,b,c。那么很容易得到xyz和abc之间的关系。就是海伦公式里面的s-a,s-b,s-c。所以问题就变成求内切圆半径r。因为内切圆的圆心是在角平分线上,所以,我们一定可以把三个三角形合成一个直角(如上图右所示)而把这些三角形按比例放大,一定可以得到一个矩形PQST。下面,就来推导一下:海伦公式的几何意义
怎么样,够漂亮的吧。请注意这里没有用到勾股定理,只是用了相似三角形的性质。所以,国外的学者很明确地说明这两个公式可以相互推导。
为了更明确地表达xyz的几何意义,请看下图:海伦公式的几何意义
好了,一切尽在不言中。

海伦公式的几何证明2

在看到一本美国人写的历史上各位数学天才的书后,才知道原来海伦前辈自己也是用几何方法证明内切圆半径公式的。所以写欧拉的人有些文过饰非的味道,当然欧拉的确伟大的不得了,但海伦前辈的功绩也不能抹杀。
  海伦公式的几何证明2
上图左就是据说海伦用来证明他的公式的。不过这个证明过程网上到处都是,所以这里就不再重复推导了。在看到介绍海伦公式的文章时,还有另外一个几何方法,就是右图。但没有给出过程,让读者自己推。我觉得这也是一个很好的思想,所以决定把它写出来。见下图。

  海伦公式的几何证明2

怎么样,也够简单的吧!不过我自己还是喜欢最前面的方法。

 数学清咖: 费马点(Fermat Point)的可视化证明

三角形的 Fermat点是指三角形所在平面上到三角形三个顶点距离之和最小的点。诸多 Fermat点的证明中,下面的方法别具一格,值得玩味。



数学清咖: <wbr><wbr>费马点(Fermat <wbr><wbr>Point)的可视化证明
弦切角定理与布罗卡尔角(点)
数学清咖:弦切角定理与布罗卡尔角(点)

数学清咖:弦切角定理与布罗卡尔角(点)

数学清咖:弦切角定理与布罗卡尔角(点)

数学清咖:弦切角定理与布罗卡尔角(点)

数学清咖:弦切角定理与布罗卡尔角(点)

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多