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H,O是ΔABC的垂心和外心,D,E,F是垂足。AD交⊙O于P,陪位中线交⊙O于Q,证明EFPQ共圆

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发表于 2023-4-27 20:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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发表于 2023-4-27 21:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 denglongshan 于 2023-4-27 21:43 编辑

  1. \!\(\*OverscriptBox["a", "_"]\) = 1/a;
  2. \!\(\*OverscriptBox["b", "_"]\) = 1/b;
  3. \!\(\*OverscriptBox["c", "_"]\) = 1/c; m = (b + c)/2;
  4. \!\(\*OverscriptBox["m", "_"]\) = (
  5. \!\(\*OverscriptBox["b", "_"]\) +
  6. \!\(\*OverscriptBox["c", "_"]\))/2;
  7. KAB[a_, b_] := (a - b)/(
  8. \!\(\*OverscriptBox["a", "_"]\) -
  9. \!\(\*OverscriptBox["b", "_"]\));
  10. \!\(\*OverscriptBox["KAB", "_"]\)[a_, b_] := 1/KAB[a, b];(*复斜率定义*)
  11. KAB[a_, b_, c_] := KAB[a, b]/KAB[b, c];(*e^(2iB) 等于复斜率相除*)

  12. \!\(\*OverscriptBox["Jd", "_"]\)[k1_, a1_, k2_, a2_] := -((a1 - k1
  13. \!\(\*OverscriptBox["a1", "_"]\) - (a2 - k2
  14. \!\(\*OverscriptBox["a2", "_"]\)))/(
  15.   k1 - k2));(*复斜率等于k1,过点A1与复斜率等于k2,过点A2的直线交点*)
  16. Jd[k1_, a1_, k2_, a2_] := -((k2 (a1 - k1
  17. \!\(\*OverscriptBox["a1", "_"]\)) - k1 (a2 - k2
  18. \!\(\*OverscriptBox["a2", "_"]\)))/(k1 - k2));
  19. e = Jd[-a c, a, a c , b];
  20. \!\(\*OverscriptBox["e", "_"]\) =
  21. \!\(\*OverscriptBox["Jd", "_"]\)[-a c, a, a c , b];
  22. f = Jd[-a b, a, a b , c];
  23. \!\(\*OverscriptBox["f", "_"]\) =
  24. \!\(\*OverscriptBox["Jd", "_"]\)[-a b, a, a b , c];
  25. p = (-b c)/a;
  26. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\) = 1/p;
  27. q = -((a b c)/KAB[m, a]);
  28. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\) = 1/q;
  29. Simplify[{1, p, ,
  30. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\), q,
  31. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\)}]
  32. Simplify[{2, KAB[f, q], KAB[f, p], , KAB[e, q], KAB[e, p]}]
  33. Simplify[{3, KAB[q, f, p], KAB[q, e, p]}](*角度验证*)
  34. Simplify[KAB[q, f, p] == KAB[q, e, p]]
  35. Simplify[{q - f, p - f, , (q - f)/(p - f), , q - e, p - e, , (q - e)/(
  36.   p - e)}]
  37. Simplify[{(q - f)/(p - f)/(q - e)/(p - e), (
  38. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\) -
  39. \!\(\*OverscriptBox["f", "_"]\))/(
  40. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\) -
  41. \!\(\*OverscriptBox["f", "_"]\))/(
  42. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\) -
  43. \!\(\*OverscriptBox["e", "_"]\))/(
  44. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\) -
  45. \!\(\*OverscriptBox["e", "_"]\))}]
  46. Simplify[(q - f)/(p - f)/(q - e)/(p - e) == (
  47. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\) -
  48. \!\(\*OverscriptBox["f", "_"]\))/(
  49. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\) -
  50. \!\(\*OverscriptBox["f", "_"]\))/(
  51. \!\(\*OverscriptBox["q", "_"]\) -
  52. \!\(\*OverscriptBox["e", "_"]\))/(
  53. \!\(\*OverscriptBox["p", "_"]\) -
  54. \!\(\*OverscriptBox["e", "_"]\))]
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无论用角度或交比验证,可以进一步发现计算结果表示的几何意义,即发现新的结论。

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点评

程序代码太难看了,行数太多了,应该整理一下再发布。  发表于 2023-4-27 21:59
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 楼主| 发表于 2023-4-27 21:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 天山草 于 2023-4-28 09:53 编辑


程序代码:
  1. Clear["Global`*"]; (*令\[CapitalDelta]ABC的外接圆为单位圆O,BC边平行于实轴,再令 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. h = (I ((v^2 + 1) u^2 + v^2))/(u v); \!\(\*OverscriptBox[\(h\), \(_\)]\) = -((I (u^2 + v^2 + 1))/(  u v)); j = (I (u^2 + u v + v^2 - 1))/(u v + 1); \!\(\*OverscriptBox[\(j\), \(_\)]\) = ( I (u^2 (v^2 - 1) - u v - v^2))/(u v (u v + 1));
  5. Jx[p_, a_, b_] := (\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) b - a \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\) + \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\) (a - b))/(\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\));(*P点的镜线,镜线过已知点 A、B*)
  6. \!\(\*OverscriptBox[\(Jx\), \(_\)]\)[p_, a_, b_] := (a \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) b + p (
  7. \!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\)))/(a - b);
  8. m = (b + c)/2; \!\(\*OverscriptBox[\(m\), \(_\)]\) = (\!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\) + \!\(\*OverscriptBox[\(c\), \(_\)]\))/2;(*M点是BC的中点*)
  9. m1 = Simplify@Jx[m, a, j]; \!\(\*OverscriptBox[\(m1\), \(_\)]\) = Simplify@\!\(\*OverscriptBox[\(Jx\), \(_\)]\)[m, a, j];(*M1点是M点关于AJ的镜像点*)
  10. Foot[p_, x_, y_] := ( \!\(\*OverscriptBox[\(x\), \(_\)]\) y - x \!\(\*OverscriptBox[\(y\), \(_\)]\) + (x - y) \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\) + (\!\(\*OverscriptBox[\(x\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(y\), \(_\)]\)) p)/(2 (\!\(\*OverscriptBox[\(x\), \(_\)]\) -
  11. \!\(\*OverscriptBox[\(y\), \(_\)]\)));  (* 从P点向XY直线引垂线,垂足的复坐标 *)
  12. \!\(\*OverscriptBox[\(Foot\), \(_\)]\)[p_, x_, y_] := (x \!\(\*OverscriptBox[\(y\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(x\), \(_\)]\) y + (
  13. \!\(\*OverscriptBox[\(x\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(y\), \(_\)]\)) p + (x - y) \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\))/(2 (x - y));  
  14. e = Simplify@Foot[b, a, c]; \!\(\*OverscriptBox[\(e\), \(_\)]\) = Simplify@\!\(\*OverscriptBox[\(Foot\), \(_\)]\)[b, a, c];
  15. f = Simplify@Foot[c, b, a]; \!\(\*OverscriptBox[\(f\), \(_\)]\) = Simplify@\!\(\*OverscriptBox[\(Foot\), \(_\)]\)[c, b, a];
  16. k[a_, b_] := (a - b)/(\!\(\*OverscriptBox[\(a\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(b\), \(_\)]\));(*定义复斜率*)
  17. W1 = {p, \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o - p) (\!\(\*OverscriptBox[\(o\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\)) == 1, k[a, p] == -1}, {p, \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\)}] // Flatten;
  18. p = Part[W1, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(p\), \(_\)]\) = Part[W1, 2];
  19. W2 = {q, \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)} /. Simplify@Solve[{(o - q) (\!\(\*OverscriptBox[\(o\), \(_\)]\) - \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)) == 1, k[a, q] == k[a, m1]}, {q, \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\)}] // Flatten;
  20. q = Part[W2, 1]; \!\(\*OverscriptBox[\(q\), \(_\)]\) = Part[W2, 2];
  21. Print["E = ", e, ",  F = ", f, ",  P = ", p, ",  Q = ", q];
  22. Print["如果四边形EFPQ的两对边复斜率之积相等,则EFPQ四点共圆。"]
  23. Print["测试EFPQ是否共圆:"]
  24. Simplify[k[e, f] k[p, q] == k[e, q] k[f, p]]
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 楼主| 发表于 2023-4-28 16:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 天山草 于 2023-4-29 10:37 编辑

对于 2# 楼 denglongshan 的程序解读如下:

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