2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Развёртка треугольника!
Сообщение28.01.2011, 16:30 


18/10/10
20
Пусть на ориентированной плоскости дан положительно ориентированный треугольник АВС (обход по его вершинам задаётся против часовой стрелки). Рассмотрим точки плоскости $A_1,\,B_1,\,C_1$ такие что угол между векторами $AB$ и $AB_1=\alpha$, $BC$ и $BC_1=\beta$, $CA$ и $CA_1=\gamma$.
Пусть так же $\frac{AB_1}{AB}=k_1$, $\frac{BC_1}{BC}=k_2$ и $\frac{CA_1}{CA}=k_3$.
Таким образом мы получаем развёртку треугольника АВС. Другими словами мы поворачиваем каждую сторону треугольника вокруг его вершин на углы $\alpha,\beta,\gamma$ и сжимаем (растягиваем) полученные отрезки в $k_i$ раз!
Так чем же полезна данная конструкция? Да тем, что она на комплексной плоскости легко задаётся аналитически. То есть зная комплексные координаты вершин треугольника АВС и углы поворотов $\alpha,\beta,\gamma$ а так же коэффициенты $k_i$ можно легко получить координаты точек $A_1,\,B_1,\,C_1$. При этом с помощью её можно доказать весьма интересные теоремы, являющиеся обобщениями уже известных.
И так, рассмотрим развёртку положительно ориентированного треугольника АВС описанную выше. Точки $A_1,\,B_1,\,C_1$ являются вершинами некоторого треугольника $A_1B_1C_1$ который может быть как положительной так и отрицательной ориентации.
Отразим точки $A_1,\,B_1,\,C_1$ относительно сторон AC, AB и BC треугольника АВС соответственно. Получим точки $A_2,\,B_2,\,C_2$ являющиеся вершинами некоторого треугольника $A_2B_2C_2$ который так же может быть как положительной так и отрицательной ориентации.
Теорема:для площадей $S_1\ ,S_2$ и $S$ треугольников $A_1B_1C_1$, $A_2B_2C_2$ и ABC справедлива следующая формула:$$\frac{pS_1+lS_2}{S}=2k_1k_2\cos{(\alpha-\beta)}+2k_2k_3\cos{(\beta-\gamma)}+2k_1k_3\cos{(\alpha-\gamma)}-2k_1\cos{\alpha}-2k_2\cos{\beta}-2k_3\cos{\gamma}+2$$
где p=l=1 в случае положительной ориентации треугольников $A_1B_1C_1$, $A_2B_2C_2$ и -1 в противном случае.

Весьма интересная теорема. Например, пусть $\alpha=\beta=\gamma=30^0$ и $k_1=k_2=k_3=\frac{1}{\sqrt{3}}$
Тогда точки $A_1,\,B_1,\,C_1$ будут вершинами внутреннего треугольника Наполеона,а точки $A_2,\,B_2,\,C_2$ - вершины внешнего треугольника Наполеона. Согласно теореме получим: $$\frac{S_2-S_1}{S}=1$$. Внутренний треугольник Наполеона всегда отрицательно ориентирован, а внешний - положительно. Таким образом данное свойство треугольников Наполеона всего лишь частный случай гораздо более общего факта:)
Я написал всего одну теорему, касающуюся развёртки треугольника, но доказал уже гораздо больше.
Хотелось бы знать встречали ли вы что-нить похожее и вообще ваше мнение по этому поводу! Спасибо!

 Профиль  
                  
 
 Re: Развёртка треугольника!
Сообщение28.01.2011, 16:41 
Заслуженный участник


10/08/09
599
По-моему, какие-то достаточно детские упражнения. Олимпиадную задачку из этого сделать можно, но не более.

 Профиль  
                  
 
 Re: Развёртка треугольника!
Сообщение28.01.2011, 16:46 


18/10/10
20
Я и не говорил что это претендует на что-то большее! Это элементарная математика! или тут нужно только писать о высшей?

 Профиль  
                  
 
 Re: Развёртка треугольника!
Сообщение28.01.2011, 16:48 
Заслуженный участник


10/08/09
599
Ну, вы просили мнение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Развёртка треугольника!
Сообщение02.02.2011, 15:52 
Аватара пользователя


02/03/08
178
Netherlands
Pashka, напишите как это преобразование выглядит в формулах комплексной записи (ведь вы каждую сторону вращаете относительно разных вершин). По-мойму, ваше преобразование напоминает композицию нескольких поворотных гомотетий.

 Профиль  
                  
 
 Re: Развёртка треугольника!
Сообщение02.02.2011, 16:38 


18/10/10
20
Это не совсем преобразование)
Допусти вершины А, В и С треугольника АВС имеют комплексные координаты а, b, c. Тогда координаты вершин $A_1,\, B_1,\,C_1$ можно найти из след. равенств: $$a_1=(b-a)p+a$$$$b_1=(c-b)q+b$$$$c_1=(a-c)r+c$$ где $$p=k_1(\cos{(\alpha})+i\sin{(\alpha)})$$$$q=k_2(\cos{(\beta})+i\sin{(\beta)})$$
$$r=k_3(\cos{(\gamma})+i\sin{(\gamma)})$$

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 6 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group