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布罗卡角


BrocardPoints

将第一个 布罗卡点 定义为 Omega 的内部点,对于一个 三角形,其 ∠OmegaAB∠OmegaBC∠OmegaCA 等于一个角 omega。类似地,将第二个 布罗卡点 定义为内部点 Omega^',对于该点, ∠Omega^'AC∠Omega^'CB∠Omega^'BA 等于一个角 omega^'。那么 omega=omega^',并且这个角被称为布罗卡角。

一个 三角形 DeltaABC 的布罗卡角 omega 由以下公式给出

cotomega=cotA+cotB+cotC
(1)
=(a^2+b^2+c^2)/(4Delta)
(2)
=(1+cosAcosBcosC)/(sinAsinBsinC)
(3)
=(sin^2A+sin^2B+sin^2C)/(2sinAsinBsinC)
(4)
=(asinA+bsinB+csinC)/(acosA+bcosB+ccosC)
(5)
csc^2omega=csc^2A+csc^2B+csc^2C
(6)
sinomega=(2Delta)/(sqrt(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2))
(7)
sin^2omega=((-a+b+c)(a-b+c)(a+b-c)(a+b+c))/(4(a^2b^2+b^2c^2+c^2a^2))
(8)
sin^3omega=sin(A-omega)sin(B-omega)sin(C-omega)
(9)
tanomega=(sinAsinBsinC)/(1+cosAcosBcosC),
(10)

其中 Delta三角形面积ABC,而 abc 是边长 (Johnson 1929)。公式 (8) 归功于 Neuberg (Tucker 1883)。

Gallatly (1913, p. 96) 将量 e 定义为

 e^2=1-4sin^2omega.
(11)

如果给出一个 三角形 alpha,则最大可能的布罗卡角(以及因此 cotomega 的最小可能值)由下式给出

 cotomega=3/2tan(1/2alpha)+1/2cot(1/2alpha)
(12)

(Johnson 1929, p. 289)。如果指定了 omega,则具有布罗卡角 omega 的任何可能三角形的最大可能值 alpha_(max) 和最小可能值 alpha_(min) 由下式给出

cot(1/2alpha_(max))=cotomega-sqrt(cot^2omega-3)
(13)
cot(1/2alpha_(min))=cotomega+sqrt(cot^2omega-3),
(14)

其中平方根项是相应 纽伯格圆 的半径 (Johnson 1929, p. 288)。任何三角形的最大可能布罗卡角(以及因此 cotomega 的最小可能值)是 30 degrees (Honsberger 1995, pp. 102-103),因此

 omega<=1/6pi.
(15)

阿比-胡扎姆不等式 表明

 sinAsinBsinC<=((3sqrt(3))/(2pi))^3ABC
(16)

(Abi-Khuzam 1974, Le Lionnais 1983),这可以用来证明 Yff 猜想,即

 8omega^3<ABC
(17)

(Abi-Khuzam 1974)。Abi-Khuzam 也证明了

 omega^3<=(A-omega)(B-omega)(C-omega).
(18)

有趣的是,(◇) 等价于

 2omega<=(A+B+C)/3
(19)

并且 (◇) 等价于

 2omega<=RadicalBox[{A, B, C}, 3],
(20)

这些分别是关于算术平均值和几何平均值的不等式。


另请参阅

阿比-胡扎姆不等式, 布罗卡圆, 布罗卡线, 布罗卡三角形, 等布罗卡中心, 费马点, 纽伯格圆, Yff 猜想

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Abi-Khuzam, F. "Proof of Yff's Conjecture on the Brocard Angle of a Triangle." Elem. Math. 29, 141-142, 1974.Abi-Khuzam, F. F. and Boghossian, A. B. "Some Recent Geometric Inequalities." Amer. Math. Monthly 96, 576-589, 1989.Casey, J. A Sequel to the First Six Books of the Elements of Euclid, Containing an Easy Introduction to Modern Geometry with Numerous Examples, 5th ed., rev. enl. Dublin: Hodges, Figgis, & Co., p. 172, 1888.Coolidge, J. L. A Treatise on the Geometry of the Circle and Sphere. New York: Chelsea, p. 61, 1971.Emmerich, A. Die Brocardschen Gebilde und ihre Beziehungen zu den verwandten merkwürdigen Punkten und Kreisen des Dreiecks. Berlin: Reimer, 1891.Gallatly, W. The Modern Geometry of the Triangle, 2nd ed. London: Hodgson, p. 95, 1913.Honsberger, R. "The Brocard Angle." §10.2 in Episodes in Nineteenth and Twentieth Century Euclidean Geometry. Washington, DC: Math. Assoc. Amer., pp. 101-106, 1995.Johnson, R. A. Modern Geometry: An Elementary Treatise on the Geometry of the Triangle and the Circle. Boston, MA: Houghton Mifflin, pp. 263-286 and 289-294, 1929.Lachlan, R. An Elementary Treatise on Modern Pure Geometry. London: Macmillian, pp. 65-66, 1893.Le Lionnais, F. Les nombres remarquables. Paris: Hermann, p. 28, 1983.Tucker, R. "The 'Triplicate Ratio' Circle." Quart. J. Pure Appl. Math. 19, 342-348, 1883.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

布罗卡角

请引用为

Weisstein, Eric W. "布罗卡角。" 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/BrocardAngle.html

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