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什么叫拿破仑定理?如何证明拿破仑定理?

(2009-08-16 22:56:07)
标签:

教育

分类: Math

什么叫拿破仑定理?如何证明拿破仑定理? http://imgcache.qq.com/ac/b.gif

高卫杰    发表于2009年02月09日 00:01 阅读(13) 评论(0) 分类: Math 权限: 公开
http://imgcache.qq.com/ac/b.gif
http://imgcache.qq.com/ac/b.gif
拿破仑定理:以任意三角形的三边为边向外作等边三角形,则这三个等边三角形的中心的连线是一个等边三角形。
在△ABC的各边上向外各作等边△ABD,等边△ACF,等边△BCE。
求证:这3个等边三角形的中心M、N、P的连线构成一个等边三角形?

思路一:如图8-27所示,利用已有的三个圆和三个四点共圆来证明。
证明:设等边△ABD的外接圆⊙N,等边△ACF的外接圆⊙M,等边△BCE的外接圆⊙P
相交于O;连AO、CO、BO。
∵  A、D、B、O四点共圆;
A、F、C、O四点共圆                       http://b12.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=b22aefa0aa311b4cccf823c4da5d9b979a743a22f67e3efbac066fab45ec0908f5217dff4e06741f77d4c0635055b0aa8f5e572f17b92d4de77d3e3d487bacc049814fe38be5d762c6dbabfb7bd91ec06f67465e


B、E、C、O四点共圆
   ∠AFC=∠ADB=∠BEC=60°;
∴ ∠AOB=∠AOC=∠BOC=120°;
∵  NP、MP、MN是连心线;
BO、CO、AO是公共弦;
∴  BO⊥NP于X;
CO⊥MP于Y;
CO⊥MP于Z。
∴  X、P、Y、O四点共圆;
Y、M、Z、O四点共圆;
Z、N、X、O四点共圆;
∴  ∠N=∠M=∠P=60°;
即△MNP是等边三角形。
结论:图中本没有圆,为了方便读图,我特地画出了三个等边三角形的外接圆:⊙N、⊙M、⊙P,而且还有三个四点共圆之辅助圆。一共六个圆。这是多么奇妙的构思啊!

思路二:如图8-27所示,利用旋转的三角形全等来证明。
证明:将△NBP绕着P点旋转120°至△GCP;连GM;则NP=PG,∠CGP=∠BNP;
设  ∠ABC=α、∠ACB=β;
  ∠NBP=60°+α;
∴  ∠GCP=60°+α;
∵  ∠MCP=60°+β;    
∴  ∠GCM=360°-(60°+α)               http://b9.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=b22aefa0aa311b4cccf823c4da5d9b9733cfaf914595b0c85183a42f3be7a37f7d57ae96ef0ee13db6e0bdf912c930bcdf1de6b5c5f0921d47ee0ea89b32d4b26572a6c6fac18c7ebcd2640ccd5029133955b89b


-(60°+β);
=240°-(α+β);
=240°-(180-∠BAC)
=60°+∠BAC;
=∠NAM;
在△MAN和△MCG中;
MC=MA;
∠GCM=∠NAM;
CG=NA;
∴ △MAN≌△MCG;(SAS)
∴ MN=MG;∠CGM=∠ANM;∠CMG=∠AMN;
在△MNP和△MGP中;
MN=MG;
PM=PM;
PN=PG;
∴ △MNP≌△MGP;(SSS)
∴ MN=MG;∠PNM=∠PGM;∠PMN=∠PMG;
∵  ∠BNA=120°
∴  ∠MNP=∠MGP=∠CGP+∠CGM=∠BNP+∠ANM=60°;
∵  ∠AMC=120°;∠CMG=∠AMN;
∴  ∠NMG=120°;
∴  ∠PMN=∠PMG=60°;
∴  ∠N=∠M=∠P=60°;
即△MNP是等边三角形。
结论:该证法:第一步:构造旋转的两个三角形全等△MAN≌△MCG;第二步:证明翻折的两个三角形全等△MNP≌△MGP;第三步:由∠BNA=120°推导出∠MNP=60°;第四步:由∠AMC=120°推导出∠PMN=∠PMG=60°。

思路三:为了更充分展示这个命题的证法之蹊跷,请看我自己的证法。利用旋转的三角形相似来证明。
证明:如图8-28乙所示:连NA、NB;MA、MC;PB、PC。再连CD、BF、AE。
∵  ∠BAF=60°+∠BAC;
    ∠DAC=60°+∠BAC;
∴  ∠BAF=∠DAC;
在△BAF和△DAC中;
   DA=BA;
∠BAF=∠DAC;
   CA=FA;
∴ △BAF≌△DAC;(SAS)
∴ DC=BF

http://b10.photo.store.qq.com/http_imgload.cgi?/rurl4_b=b22aefa0aa311b4cccf823c4da5d9b971c32ff8d6a6ecebf6e9933eb6cae1175ff06933939e1c160173f4fd4c8e1d7fdc843b8ac203507b7697f777d3c1fc64e44b2b9423b0ebe0c6b5a84e1db347acbefc6a283


同理:DC=AE;
∴ DC=BF=AE;
∵  ∠NAM=60°+∠BAC;
    ∠DAC=60°+∠BAC;
∴  ∠NAM=∠DAC;
∵  AD=2ANcos30°
    AC=2AMcos30°
∴  AD:AN=AC:AM;
在△NAM和△DAC中;
  AD:AN=AC:AM;
  ∠NAM=∠DAC;
∴ △NAM∽△DAC;(SAS)
∴ DC:NM=AD:AN;
同理:AE:PM=AC:MC、AE:PN=AB:BN。
∴  NM=MP=PN;
即△MNP是等边三角形。
结论2:该证法:第一步:证明旋转的三个三角形全等△DAC≌△BAF≌△EAB;得到:DC=BF=AE。这是一般的学生都能做到的。第二步:证明旋转的三对三角形相似△NAM∽△DAC;△MCP∽△FCB;△PBN∽△EBA!这也是一般的学生都能做到的,但是组合起来就不是一般学生所能想到的。须知:第一:用SAS证相似就不是一道简单的相似题了。第二:任何复杂的问题都是由简单的问题复合而成的。

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