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彩蛋:23 年北秋 P3 综合例题

题目

四边形 ABCDABCD 内接于圆心为 OO 的圆 Ω\Omega,设 ABABCDCD 交于 EEADADBCBC 交于 FFACACBDBD 交于 GG。设 ACACBDBD 的中垂线分别与 EFEF 的中垂线交于 HHIIHIO\triangle HIO 的外接圆和 Ω\Omega 的公共弦分别与 ACACBDBD 交于 JJKK。已知 EFEF 的中垂线与 Ω\Omega 相切,求证:GJK\triangle GJK 的外接圆与 Ω\Omega 相切。

解题思路

1. 布洛卡框架建系

Ω\Omega 是单位圆,G(0,a)G(0, a)EF:y=a1EF: y = a^{-1}ef=a1(a1a)ef = a^{-1}(a^{-1}-a)。设 AC/BD:y=kix+aAC/BD: y = k_i x + a

2. 求圆 HIOHIO

含有原点和两个简单坐标的圆,用行列式展开,直接求出 d,ed, e

3. 求根轴

HIOHIOΩ\Omega 相减,得到公共弦所在直线。

4. 生成悬浮圆 GJKGJK

用三对称方法(§3.5.D),三条边两两乘积配参数得到 GJKGJK 的圆方程。

5. 验相切

验证圆 GJKGJK 的圆心到根轴的距离等于 11

这道题是 §3.7.8 完全四边形框架的完美代表作,综合运用了布洛卡建系、牛顿线约束、悬浮圆生成、根轴验相切等绝大多数工具。