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之前在人人上看到的,但忘了原图到哪去了所以自己大概根据印象又画了一个:

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/10/04 13:54:46
之前在人人上看到的,但忘了原图到哪去了所以自己大概根据印象又画了一个:

如图,六个小圆都与大圆相切且各与相邻的小圆相切(小圆大小没有限制),求证相对小圆圆心之间的连线相交于一点.条件大概就这些,我也不太记得了,百度上也找不到这个问题.求大神相助.

这道题的正确结果应该是相对小圆与大圆的切点连线三线共点.
圆心的结论是不成立的, 西班牙后卫耶罗 的草图虽然有误差,但是不成立的迹象已经足够明显了.
如果仍然觉得证据不足,可以用这里证明的结论做一个精确的图来验证.

证明使用早先热心网友提到的结论 (证明参考原链接,此处省略):
圆内接六边形相对顶点连线三线共点当且仅当AB·CD·EF = BC·DE·FA.
另外需要一些计算 (其实是个人几何能力退化,没想出纯几何方法),
好在得益于对称性,计算量相当小.

证明:设⊙O半径为R,各小圆半径依次为a,b,c,d,e,f (与切点字母相对应).
我们计算相邻两圆的半径关系,以⊙P和⊙Q为例.
设AB在⊙O中所对的圆周角为θ (取非钝角的那个),
有圆心角∠AOB = 2θ, AB = 2Rsin(θ) (正弦定理).
∵⊙O, ⊙P半径分别为R,a,且二者内切于A,
∴OP = R-a,
同理OQ = R-b.
又∵⊙P, ⊙Q半径分别为a,b,且二者外切,
∴PQ = a+b,
∴(a+b)² = PQ² = OP²+OQ²-2OP·OQcos(∠POQ) = (R-a)²+(R-b)²-2(R-a)(R-b)cos(2θ) (余弦定理),
展开整理得2ab = (R-a)(R-b)(1-cos(2θ)) = 2(R-a)(R-b)sin²(θ).
∴sin(θ) = √(ab/((R-a)(R-b))),AB = 2Rsin(θ) = 2R√(ab/((R-a)(R-b))).
同理可得CD = 2R√(cd/((R-c)(R-d))),EF = 2R√(ef/((R-e)(R-f))).
故AB·CD·EF = 8R³√(abcdef/((R-a)(R-b)(R-c)(R-d)(R-e)(R-f))).
而易见BC·DE·FA也是同一结果,即成立AB·CD·EF = BC·DE·FA.
因此AD,BE,CF三线共点,证毕.
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