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。
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。
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 。
塔克圓系 | λ | |
外接圓 | 0 | 1 |
第一萊莫恩圓 | ω | 1/2 |
第二萊莫恩圓 | 1 | 0 |
泰勒圓 | arctan(-tanAtanBtanC) | -cosAcosBcosC |
肯姆塔圓 | 1/4π | S/(S+S) |
加拉特利圓 | 1/2π-ω | sin²ω |
阿波羅尼圓 | -2arctan(r/s) | s(s²-r²)/abc |