Poncelet大定理是高等几何里面的一个有趣定理。法国的著名的数学家Victor Poncelet在年提出来的。 这个定理的内容是:给定两条二次曲线a和b,如果存在一个n边形,它的各个顶点都在a上,它的各个边都与b相切,称这个n边形是关于a和b的Poncelet式n边形。那么,这时候,a和b之间就有无数个Poncelet式n边形。 换种容易理解的说法:过a上某个点P作b的切线,与a交于P',过P'作b的切线与a交于P'',以此类推,如果最后形成一个封闭的n边形,就称之为由P出发形成的关于a和b的Poncelet式n边形。那么,由a上任意点出发,都能够形成关于a和b的Poncelet式n边形。
工具/原料
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电脑
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互联网
方法/步骤
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最简单的情形是Euler定理:三角形外接圆半径R,内切圆半径r,外心、内心距离d,等价于d^2=R^2-2Rr。 当大圆、小圆的半径和圆心距满足“心距公式”——d^2=R^2-2Rr——的时候,那么,有无数个三角形既内接于大圆,又外切于小圆(如图A); “心距公式”得不到满足的时候,没有三角形既内接于大圆,又外切于小圆。事实上,线段EF的包络线是大圆、小圆所确定的共轴圆系里面的一个圆(如图B、C)。 大家能不能作出EF与其包络线的切点?
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三角形与椭圆的情形: 我的方法比较投机,先作椭圆,再作椭圆的内接三角形及其内接圆,然后经过仿射变换,使内切圆变成椭圆! 网络画板的保存过程可视化了!
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三角形与双曲线的情形,由于双曲线的图形是无界的,所以课件不太稳定。
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“双心四边形”情形: 具体步骤见《双心四边形的作图、性质》,这里只考虑“心距公式”——1/(R+d)^2+1/(R-d)^2=1/r^2。
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椭圆与四边形情形: 由于目前网络画板不能构造轨迹椭圆的切线(难办了),所以只好继续用“仿射变换”了。
注意事项
仿射变换最简单的实现方法,就是先截图,再改变图片比例。