math-public:otrtocentr
Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версияСледующая версия | Предыдущая версия | ||
math-public:otrtocentr [2019/05/26 16:56] – [Доказательство] labreslav | math-public:otrtocentr [2019/05/27 07:58] (текущий) – labreslav | ||
---|---|---|---|
Строка 406: | Строка 406: | ||
===== Теорема (расстояние между ортоцентром и инцентром) ===== | ===== Теорема (расстояние между ортоцентром и инцентром) ===== | ||
- | $$HI = \sqrt{4r^2-\dfrac{a^3+b^3+c^3+abc}{2p}}.$$ | + | $$HI = \sqrt{4R^2-\dfrac{a^3+b^3+c^3+abc}{2p}}.$$ |
==== Доказательство ==== | ==== Доказательство ==== | ||
Строка 423: | Строка 423: | ||
- | $ = \dfrac{1}{4p^2}\left(a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2+2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}+2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC}\right) | + | $ = \dfrac{1}{4p^2}\left(a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2+2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}+2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC}\right)$ |
+ | |||
+ | ==== Лемма 0 ==== | ||
+ | $$\cos{\alpha}\cos{\beta}\cos{\gamma} = \dfrac{\sin^2{\alpha}+\sin^2{\beta}+\sin^2{\gamma}}{2}-1 = \dfrac{a^2+b^2+c^2}{8R^2}-1$$ | ||
+ | |||
+ | ====Лемма 1==== | ||
$a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2 = $ | $a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2 = $ | ||
Строка 443: | Строка 448: | ||
+ | ====Лемма 2==== | ||
$2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}+2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC} = $ | $2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}+2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC} = $ | ||
Строка 456: | Строка 461: | ||
$ = -2\left(\dfrac{a^2+b^2+c^2}{8R^2}-1\right)4R^2\left(ab+bc+ac\right) = $ | $ = -2\left(\dfrac{a^2+b^2+c^2}{8R^2}-1\right)4R^2\left(ab+bc+ac\right) = $ | ||
- | $ = 4R^2\left(2ab+2bc+2ac\right)-(a^2+b^2+c^2)(ab+bc+ac))$ | + | $ = 4R^2\left(2ab+2bc+2ac\right)-(a^2+b^2+c^2)(ab+bc+ac)$ |
+ | |||
+ | |||
+ | ===продолжение доказательства=== | ||
+ | Тогда | ||
+ | |||
+ | $HI^2 = \dfrac{1}{4p^2}\left(a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2+2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}+2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC}\right) =$ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(4R^2(a^2+b^2+c^2)-(a^4+b^4+c^4)+4R^2\left(2ab+2bc+2ac\right)-(a^2+b^2+c^2)(ab+bc+ac)\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(4R^2(a^2+b^2+c^2+2ab+2bc+2ac)-(a^4+b^4+c^4+(a^2+b^2+c^2)(ab+bc+ac))\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(4R^2(a+b+c)^2-(a^4+b^4+c^4+a^3b+a^2bc+a^3c+ab^3+b^3c+b^2ac+abc^2+bc^3+ac^3)\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(16R^2p^2-(a^4+a^3b+a^3c+ab^3+b^4+cb^3+ac^3+bc^3+c^4+a^2bc+ab^2c+abc^2)\right)=$ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(16R^2p^2-(a^3(a+b+c)+b^3(a+b+c)+c^3(a+b+c)+abc(a+b+c))\right) =$ | ||
+ | |||
+ | $= \dfrac{1}{4p^2}\left(16R^2p^2-(a^3+b^3+c^3+abc)2p\right) =$ | ||
+ | |||
+ | $= 4R^2-\dfrac{a^3+b^3+c^3+abc}{a+b+c}$ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Теорема ===== | ||
+ | |||
+ | $$HI_a=\sqrt{4R^2-\dfrac{-a^3+b^3+c^3-abc}{2(p-a)}}$$ | ||
+ | |||
+ | ====Доказательство==== | ||
+ | |||
+ | =====Лемма 3===== | ||
+ | $-2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}-2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC} = $ | ||
+ | |||
+ | $ = -2a^2b^2\ctg^2{\alpha}\ctg^2{\beta}\cos{(180^\circ-\gamma)} + 2b^2c^2\ctg^2{\beta}\ctg^2{\gamma}\cos{(180^\circ-\alpha)} - 2a^2c^2\ctg^2{\alpha}\ctg^2{\gamma}\cos{(180^\circ-\beta)} = $ | ||
+ | |||
+ | $ = 2a^2b^2\ctg^2{\alpha}\ctg^2{\beta}\cos{\gamma} - 2b^2c^2\ctg^2{\beta}\ctg^2{\gamma}\cos{\alpha} 2a^2c^2\ctg^2{\alpha}\ctg^2{\gamma}\cos{\beta} = $ | ||
+ | |||
+ | $ = -2\cos{\alpha}\cos{\beta}\cos{\gamma}\left(-\dfrac{a^2b^2}{\sin{\alpha}\sin{\beta}}+\dfrac{b^2c^2}{\sin{\beta}\sin{\gamma}}-\dfrac{a^2c^2}{\sin{\alpha}\sin{\gamma}}\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $ = -2\cos{\alpha}\cos{\beta}\cos{\gamma}\left(-4R^2ab+4R^2bc-4R^2ac\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $ = -2\left(\dfrac{a^2+b^2+c^2}{8R^2}-1\right)4R^2\left(-ab+bc-ac\right) = $ | ||
+ | |||
+ | $ = 4R^2\left(-2ab+2bc-2ac\right)-(a^2+b^2+c^2)(-ab+bc-ac)$ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===продолжение доказательства=== | ||
+ | Тогда | ||
+ | |||
+ | $HI^2_a = \dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(a^2 \overrightarrow{HA}^2+b^2 \overrightarrow{HB}^2+c^2 \overrightarrow{HC}^2-2ab\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HB}+2bc\overrightarrow{HB}\cdot\overrightarrow{HC}-2ac\overrightarrow{HA}\cdot\overrightarrow{HC}\right) =$ | ||
+ | |||
+ | $=\dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(4R^2(a^2+b^2+c^2)-(a^4+b^4+c^4)+4R^2\left(-2ab+2bc-2ac\right)-(a^2+b^2+c^2)(-ab+bc-ac)\right)$ | ||
+ | $=\dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(4R^2(a^2+b^2+c^2-2ab+2bc-2ac)-((a^4+b^4+c^4)+(a^2+b^2+c^2)(-ab+bc-ac))\right)$ | ||
+ | $=\dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(4R^2(-a+b+c)^2-(a^4 - a^3 b - a^3 c | ||
+ | + b^4 - a b^3 + b^3 c | ||
+ | + c^4 - a c^3 + b c^3 | ||
+ | + a^2 b c - a b^2 c - a b c^2)\right)$ | ||
+ | |||
+ | $=\dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(4R^2(-a+b+c)^2-( | ||
+ | - a^3(-a+b+c) | ||
+ | + b^3(-a+b+c) | ||
+ | + c^3(-a+b+c) | ||
+ | - abc(-a+b+c)\right)$ | ||
+ | |||
+ | $=\dfrac{1}{4(p-a)^2}\left(16R^2(p-a)^2-2(p-a)( | ||
+ | - a^3+ b^3+ c^3- abc)\right)$ | ||
+ | |||
+ | $=4R^2-\dfrac{-a^3+b^3+c^3-abc}{2(p-a)}$ | ||
- | ===== Лемма ===== | ||
- | $$\cos{\alpha}\cos{\beta}\cos{\gamma} = \dfrac{\sin^2{\alpha}+\sin^2{\beta}+\sin^2{\gamma}}{2}-1 = \dfrac{a^2+b^2+c^2}{8R^2}-1$$ |
math-public/otrtocentr.1558878969.txt.gz · Последнее изменение: 2019/05/26 16:56 — labreslav