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O,I是△ABC的外心和内心,D∈AI,圆O1以AD为直径,E=圆O1∩AB,F=圆O1∩AC....,证QND共线

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发表于 2023-10-29 18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 天山草 于 2023-10-30 08:07 编辑

O、I 是 △ABC 的外心和内心,D ∈ AI,圆O1 以 AD 为直径,E =  圆O1 ∩ AB,F = 圆O1 ∩ AC,
Q = 圆O ∩ 圆O1,P = AQ ∩ FE,G = PD ∩ 圆O1,N = AG ∩ PF。证明 Q、N、D 共线。

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 楼主| 发表于 2023-10-29 18:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 天山草 于 2023-10-29 18:11 编辑
  1. Clear["Global`*"];(*令△ABC的外接圆为单位圆O,BC边平行于实轴,AB、AC的复斜率分别为 u^2、v^2 *)
  2. \!\(\*OverscriptBox[\(o\), \(_\)]\) = o = 0; a = I u v;  \!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) = 1/(I u v); b = (I u)/v;  
  3. \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\) = v/(I u);  c = (I v)/u;  \!\(\*OverscriptBox[\(c\), \(_\)]\) = u/(I v);
  4. i = I (u + v - 1); \!\(\*OverscriptBox[\(i\), \(_\)]\) = -I (1/u + 1/v - 1);  (*内心坐标*)
  5. (*\[Lambda]=DI/DA,由i==\[Lambda] a+(1-\[Lambda])d;Overscript[i, _]==\[Lambda] Overscript[a, _]+(1-\Lambda])Overscript[d, _] 得到:*)d = ( a \[Lambda] - i)/(\[Lambda] - 1); \!\(\*OverscriptBox[\(d\), \(_\)]\) = (\[Lambda] \!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(i\), \(_\)]\))/(\[Lambda] - 1); o1 = (a + d)/2; \!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\) = (\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) + \!\(\*OverscriptBox[\(d\), \(_\)]\))/2;
  6. R2 = Simplify[(a - o1) (\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\))];(*圆O1的半径平方*)
  7. k[a_, b_] := (a - b)/(\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\)); (*复斜率定义*)
  8. W1 = {e, \!\(\*OverscriptBox[\(e\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o1 - e) (\!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(e\), \(_\)]\)) == R2, k[a, b] == k[a, e]}, {e, \!\(\*OverscriptBox[\(e\), \(_\)]\)}] // Flatten;e = Part[W1, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(e\), \(_\)]\) = Part[W1, 2]; Print["E = ", e];
  9. W2 = {f, \!\(\*OverscriptBox[\(f\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o1 - f) (\!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(f\), \(_\)]\)) == R2, k[a, c] == k[a, f]}, {f, \!\(\*OverscriptBox[\(f\), \(_\)]\)}] // Flatten;
  10. f = Part[W2, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(f\), \(_\)]\) = Part[W2, 2]; Print["F = ", f];
  11. W3 = {q, \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o1 - q) (\!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)) == R2, (o - q) (\!\(\*OverscriptBox[\(o\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)) == 1, q != a}, {q, \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)}] // Flatten;
  12. q = Part[W3, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\) = Part[W3, 2]; Print["Q = ", q];
  13. (*过A1点、复斜率等于k1的直线,与过A2点、复斜率等于k2的直线的交点:*)
  14. Jd[k1_, a1_, k2_, a2_] := -((k2 (a1 - k1 \!\(\*OverscriptBox[\(a1\), \(_\)]\)) - k1 (a2 - k2 \!\(\*OverscriptBox[\(a2\), \(_\)]\)))/(k1 - k2));\!\(\*OverscriptBox[\(Jd\), \(_\)]\)[k1_, a1_, k2_, a2_] := -((a1 - k1 \!\(\*OverscriptBox[\(a1\), \(_\)]\) - (a2 - k2 \!\(\*OverscriptBox[\(a2\), \(_\)]\)))/(k1 - k2));
  15. p = Simplify@Jd[k[a, q], a, k[e, f], f]; \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\) = Simplify@\!\(\*OverscriptBox[\(Jd\), \(_\)]\)[k[a, q], a, k[e, f], f]; Print["P = ", p];
  16. W4 = {g, \!\(\*OverscriptBox[\(g\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o1 - g) (\!\(\*OverscriptBox[\(o1\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(g\), \(_\)]\)) == R2, k[p, d] == k[p, g], g != d}, {g, \!\(\*OverscriptBox[\(g\), \(_\)]\)}] // Flatten;
  17. g = Part[W4, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(g\), \(_\)]\) = Part[W4, 2]; Print["G = ", g];
  18. n = Simplify@Jd[k[p, f], p, k[a, g], a]; \!\(\*OverscriptBox[\(n\), \(_\)]\) = Simplify@\!\(\*OverscriptBox[\(Jd\), \(_\)]\)[k[p, f], p, k[a, g], a]; Print["N = ", n];
  19. Print["QN的复斜率 kQN = ", Simplify[k[q, n]]];
  20. Print["QD的复斜率 kQD = ", Simplify[k[q, d]]];
  21. Print["由于 kQN = kQD,所以 Q、N、D 共线。 "];
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