基本介紹
布羅卡爾點(Brocard point)是刻畫三個圓相關位置的特殊點,在△ABC中,設C是過C而切AB於A的圓,C是過A而切BC於B的圓,C是過B而切CA於C的圓;又設C′是過C而切AB於B的圓,C′是過A而切BC於C的圓,C′是過B而切CA於A的圓,則C,C,C三個圓交於一點Ω;C′,C′,C′三個圓交於一點Ω′,點Ω和Ω′稱為△ABC的 布羅卡爾點,Ω稱為 正布羅卡爾點,Ω′稱為 負布羅卡爾點,Ω與Ω′是△ABC的等角共軛點。布羅卡爾點具有性質:
∠ΩAB=∠ΩBC=∠ΩCA;
∠Ω′AC=∠Ω′CB=∠Ω′BA.
當這六個角相等時,稱為△ABC的 布羅卡爾角。研究布羅卡爾點的有關性質的幾何內容稱為 布羅卡爾幾何,點Ω和Ω′是由克雷爾(A.L.Crelle)首先發現的,但當時並未引起人們重視,布羅卡爾(P.R.J.B.H.Brocard)於1881年向法國科學進步協會提交的論文《三角平面一個新圓的研究》宣布布羅卡爾圓的重新發現,並由此產生布羅卡爾點、布羅卡爾三角形等概念。
例題解析
【例1】 (1)證明:△ABC記憶體在這樣的點P,使得∠ABP =∠CAP =∠BCP。
(2)在△ABC的邊上向形外作相似於它的△CAB,△CAB和△CAB(全部四個三角形第一個頂點的角相等,依此類推),證明:直線AA,BB和CC相交於一點,並且這個點與問題(1)中的點P重合。點P稱為△ABC的布羅卡爾點。類似可證,還存在第二個布羅卡爾點Q,對於它滿足∠BAQ=∠ACQ=∠CBQ。
提示 立刻解問題(2)。首先證明,直線AA,BB和CC相交於一點,設△ABC和△ABC的外接圓相交於點O,則
∠(BO,OA) =∠(BO,OC) +∠(OC,OA) =∠(BA,AC) +∠(CB,BA) =∠(BA,AC) +∠(CB,BA) =∠(CB,AC)
即△ABC的外接圓也過點O,所以
∠(AO,OA) =∠(AO,OB) +∠(BO,OA) =∠(AC,CB) +∠(BC,CA) = 0°
也就是直線AA過點O,類似可證,直線BB和CC過點O。
現在證明,點O與所求的點P重合,因為∠BAP=∠A-∠CAP,所以等式∠ABP =∠CAP等價於等式∠BAP+∠ABP=∠A,即∠APB =∠B+∠C,對於點O最後的等式是顯然的,因為它位於△ABC的外接圓上。
【例2】(1)過△ABC的布羅卡爾點引直線AP,BP和CP,交外接圓於點A,B和C,證明:△ABC≌△B CA。
(2)△ABC內接於圓S,證明:使直線PA,PB和PC與圓s的交點形成的三角形與△ABC全等的不同的點P不少於8個(假設直線PA,PB和PC與圓的交點不同於點A,B和C)。
提示 (1)我們證明, ,即AB= BC,實際上, ,而 ,所以 。
(2)我們認為△ABC和△ABC內接於一個圓中,並且△ABC是固定的,而△ABC旋轉,直線AA,BB和CC交於一點不比△ABC的一個位置多,在此情況下可以產生12個不同的△ABC類:△ABC和△ABC可以使旋轉或軸對稱結合在一起;除此之外,三角形頂點的記號A,B和C可以對照六種不同的方法。
這12類不同三角形中有4類永遠不能給出所求的點P,對於一致有向三角形的除去△ABC≌△ABC,△ABC≌△CBA和△ABC≌△BAC的情況(例如,在△ABC≌△ABC的情況,點P是直線BC與BC的交點且對圓切於點A = A;△ABC和△ABC此時重合),對於相反定向的三角形除去
△ABC≌△ABC的情況(在這種情況下AA// BB// CC)。
註:布羅卡爾點對應於相反定向三角形;對第一布羅卡爾點△ABC≌△BCA,而對第二布羅卡爾點△ABC≌△CAB