極圓

極圓

極圓(polar circle)是以三角形的垂心為中心、以這一三角形為自配極三角形的圓,稱為該三角形的極圓。當三角形是鈍角三角形、直角三角形或銳角三角形時,它的極圓分別是實圓、點圓或虛圓 。

基本介紹

極圓 極圓
極圓 極圓
極圓 極圓
極圓 極圓

給定一個鈍角三角形,極圓是以垂心H為圓心, 為半徑的一個圓, 的平方由下式給出(式中 是三角形三邊上的垂足)

極圓 極圓
極圓 極圓
圖1 圖1

極圓是德朗香圓的反補。極圓與斯坦納內切橢圓的準圓、第二杜洛斯一凡利圓和斯蒂范維卡圓正交 。

相關結論

僅在三角形有一個鈍角時,才有實的極圓存在,對鈍角三角形,我們可以立即建立如下的定理:

定理1關於極圓,三角形的每個頂點與從它所引出的高在對邊的垂足,互為反演點;每條邊是所對頂點的極線。一條邊的反形是一個圓,以所對的頂點到垂心的連線為直徑。以三角形任一邊為直徑的圓,經過這個反演不變,因此與極圓正交。更一般地,通過一個頂點及這點所引出的高的垂足的圓,即以從頂點引到對邊的線段為直徑的圓,經過這個反演不變,並與極圓正交。外接圓關於這個極圓的反形是九點圓 。

定理2 三角形關於它的極圓是自共軛的;反過來,一個圓是自共軛三角形的極圓。

極圓 極圓
極圓 極圓
極圓 極圓

在一個垂心組中,組成的四個三角形有三個是鈍角三角形;例如設是一個鈍角三角形,H是它的垂心,則三角形有實的極圓,圓心分別在。

定理3一個垂心組的任意兩個極圓正交。

極圓 極圓

因為設為兩個極圓的半徑,它們的圓心分別為A,A,則

極圓 極圓
極圓 極圓

這就是正交的條件.

定理4 任意兩個極圓的根軸是第三個頂點引出的高。

暫且承認“虛圓”的存在;這樣的圓有一個實的圓心,而半徑的平方是負值,於是,如上面所說,一個垂心組的三角形有四個極圓,三個實的,一個虛的,四個中任兩個正交,反過來,如果四個圓互相正交,它們的圓心是一個垂心組,除非是將要提到的退化情形,一個關於這種組的有趣的定理是:

定理5設依次地關於四個互相正交的圓的每一個施行反演,則每一個點回到原來的位置。

極圓 極圓
極圓 極圓

因為設我們將這圖形簡化,使這四個圓中的兩個變為互相垂直的直線,這時可以看到另兩個是以這兩條直線的交點為圓心的同心圓,半徑是,而。對這個特殊圖形,定理容易證明,因此它對一般圖形也成立。

考慮由四條直線,每兩條不互相垂直,確定的三角形的極圓。我們看到其中至少有兩個是鈍角三角形,四個也可以全是鈍角的,考慮其中一個,如A'B'C',在它的各邊上有三個共線的點A,B,C,我們已經看到A'B'C'的極圓與以AA', BB' ,CC'為直徑的圓正交。

定理6 完全四邊形的各個三角形的極圓,組成共軸圓組,與以對角線為直徑的圓共軛 。

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