塔克圓

塔克圓

塔克圓(Tucker circle)是關於幾個點共圓的問題,設K是△ABC的陪位重心,A′,B′,C′各是直線AK,BK,CK上的點,若A′B′∥AB,A′C′∥AC,則B′C′∥BC,且△A′B′C′與△ABC的非對應邊所在直線的六個交點D,E,F,G,H,L在同一個圓上,這個圓稱為△ABC的塔克圓。當A′,B′,C′三點依條件分別在直線AK,BK,CK上變動位置時,得到一系列的圓,稱為塔克圓系。

基本介紹

  • 中文名:塔克圓
  • 外文名:Tucker circle
  • 所屬學科:數學
  • 所屬問題:平面幾何(圓)
  • 簡介:關於幾個點共圓的問題
  • 特例:泰勒圓、萊莫恩圓、肯姆塔圓
塔克圓的概念,相關結論,塔克圓系,

塔克圓的概念

設K是△ABC的共軛重心,A'是AK上的點。
(1)若過A'作AB的平行線交KB於B',過A'作AC的平行線交KC於C' ,則B'C' // BC。
(2)△A'B'C'與△ABC的非對應邊(所在直線)的六個交點共圓,如圖1。
該圓稱為△ABC的塔克(Tucker)圓
圖1 塔克圓圖1 塔克圓
該結論是由英國數學家塔克提出的,當A’點在AK上變動時,就可以得到一群圓,稱它們為塔克圓系

相關結論

1)由於KB':KB=KA':KA=KC':KC,
所以B'C' // BC,同理A'B' // AB,A'C' // AC,K是△ABC和△A'B'C'的相似中心。
2)設A'B'分別交BC,AC於Z,Z',B'C'分別交AB,AC於X,X',A'C'分別交AB,BC於Y,Y'。
由於四邊形AYA'Z'是平行四邊形,AA'平分YZ’,又由於K是△ABC的共軛重心,因此YZ'必是BC的逆平行線,∠AYZ'=∠ACB=∠AX'X,故Y,Z',X',X四點共圓。
同理X,Z,Y',Y四點共圓,Z',Z,Y',X'四點共圓,顯然上述三個圓實為同一圓,故X,X',Y,Y",Z,Z'六點共圓。
顯然,XZ,Y'X',YZ'是,上述圓中的三條等弦,因此塔克圓也可這樣確定。
在△ABC中,作三條相等的線段P1Q1,P2Q2,P3Q3與△ABC的邊分別逆平行,並且其中任意兩條,例如P2Q2與P3Q3不僅在BP2Q3C的同側,也在第三條線P1Q1的同側,則P2Q3P3Q2是等腰梯形。P3Q2,P1Q3,P2Q1分別與△ABC的相應邊平行,這些逆平行線的中點C1,C2,C3在相應的共軛中線上,並將這些共軛中線分成相等的比;設T將KO分成同樣的比,則TC1,TC2,TC3分別平行於半徑OA,OB,OC,並且TC1=TC2=TC3,如圖2。
圖2圖2
因為逆平行線垂直於共軛中線,它們是一個以T為圓心的相等的弦,這個圓通過六個已知點P1,Q1,P2,Q2,P3,Q3,這個圓就是塔克圓。
塔克圓還有另一種作法,即從三角形一條邊上任意一點開始,作一個封閉的六邊形,它的邊交替地與三角形的邊平行或逆平行,至於開始先作逆平行線,還是先作平行線,則無關緊要,則逆平行的線段都相等,並且六邊形的頂點在一個塔克圓上,這樣的封閉六邊形稱為塔克六邊形,若在同一條邊上另取一點開始作塔克六邊形,這些六邊形都相似,且對應邊互相平行。
我們回到圖2,可以看出P2Q2,P3Q3與BC所成的角相等,都等於∠A,因此它們是等腰梯形的腰,我們又知道共軛中線平分逆平行線,所以C1,C2,C3在共軛中線上,但C2C3//P3Q2//BC,因此分BK,CK成比例。設
因為△C1P1T≌△C1Q1T,等等,有TC1=λR
所以這塔克圓的半徑是
對λ的任意值,正負均可,都對應了一個塔克圓。
塔克圓的半徑也有另一種形式,即
這兩種表達方式自然是等價的。

塔克圓系

由上可見,由於λ(或
)的任意性,塔克圓可以有無限多個,對於一些特定的λ(或
),可以得到三角形幾何中一些著名的圓,如表1。
表1
塔克圓系

λ
0
1
第一萊莫恩圓
ω
1/2
第二萊莫恩圓
1
0
arctan-1(-tanAtanBtanC)
-cosAcosBcosC
肯姆塔圓
1/4π
S/(Sω+S)
加拉特利圓
1/2π-ω
sin2ω
-2arctan-1(r/s)
s(s2-r2)/abc

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