设,正三角形的边长为a,内接圆半径为R,外接圆的半径为r. 正三角形的面积为S=1/2*a*√3/2a=1/2*r*(a+a+a), r=√3/6a, a^2+(R/2)^2=R^2, R=√3/3a, R:r=(√3/3a):(√3/6a)=2:1. 任意一个三角形的内接圆半径为r,外接圆半径为R 解:设ΔABC的三个顶角分别为A、B、C,内切圆圆心为O,外接圆圆心为P; 推导分三步, 第一步:用余弦定理关注ΔOAP; 第二步:用正弦定理关注ΔOAB; 第三步:证明最终结论。 第一步:用余弦定理关注ΔOAP: ∠OAP=|∠OAC-∠PAC|, 而由图易知:∠OAC=A/2,∠PAC=(∏/2)-B, ∴三角形的外接圆的圆心是其三边中垂线的交点,连接此交点与三顶点的连线, 由此分析其顶角被连线分得的6个角之间一些角的关系,易知: ∠OAP=|∠OAC-∠PAC| =| A/2-((∏/2)-B )| =| (∏/2)-((A/2)+B)| =| (∏/2)-(((∏-(B+C))/2)+B)| =| (B-C)/2| 由余弦定理可知,在ΔOAP中有: cos∠OAP=(AP+AO-OP)/(2×AP×AO)——(1) ∵AP=R、RtΔAOD中AO=OD/sin(∠OAD/2) =r/sin(A/2)、OP=d; ∴将各等量代入等式(1)得: cos| (B-C)/2|=(R+(r/sin(A/2))-d)/(2×R×(r/sin(A/2))) 化简上式,得: d=R-2rR×(cos((B-C)/2)/sin(A/2))+(r/sin(A/2))——(2) 第二步:用正弦定理关注ΔOAB: 由正弦定理可知,在ΔABC中有: AB/sinC=2R——(3) ∵在RtΔOAE和RtΔOBE中分别有: AE=OE×cot∠OAE=r×cot(A/2), EB=OE×cot∠OBE=r×cot(B/2), 又∵AB=AE+EB ∴将各等量代入等式(3)得: ((r×cot(A/2))+( r×cot(B/2)))/sinC=2R 由三角函数的一系列公式,来化简上式: r/R=2×sinC/(cot(A/2)+cot(B/2)) =2×(2×sin(C/2)×cos(C/2))/((cos(A/2)/sin(A/2))+(cos(B/2)/sin(B/2))) =2×(2×sin(C/2)×cos(C/2) ×sin(A/2)×sin(B/2))/(sin(A/2)×cos(B/2)+cos(A/2)×sin(B/2)) =2×(2×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2)×cos(C/2))/sin((A+B)/2) ∵sin((A+B)/2)=sin((∏-C)/2)=sin((∏/2)-(C/2))=cos(C/2) ∴2×(2×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2)×cos(C/2))/sin((A+B)/2) =2×(2×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2)×cos(C/2))/cos(C/2) =4×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2) 即r/R=4×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2)——(4) 第三步:证明最终结论 假设等式(2)d=R-2rR×(cos((B-C)/2)/sin(A/2))+(r/sin(A/2))中, -2rR×(cos((B-C)/2)/sin(A/2))+(r/sin(A/2))=-2rR成立, 由三角函数的一系列公式,来化简上式: r/R=2×sin(A/2)×(cos((B-C)/2)-sin(A/2)) =2×sin(A/2)×(cos((B-C)/2)-sin((∏-(B+C))/2)) =2×sin(A/2)×(cos((B-C)/2)-cos((B+C)/2)) 由和差化积公式,可知 =2×sin(A/2)×(-2)×sin(B/2)×sin(-C/2) =4×sin(A/2)×sin(B/2)×sin(C/2) 由等式(4)可知-2rR×(cos((B-C)/2)/sin(A/2))+(r/sin(A/2))=-2rR成立, 于是d=R-2rR×(cos((B-C)/2)/sin(A/2))+(r/sin(A/2))=R-2rR 即d=R-2rR,则d=√(R-2rR) 于是得到最终的结论,即三角形欧拉公式的内容为: 任意三角形的内切圆半径为r,外接圆半径为R,两圆圆心距为d,则有d=R-2rR
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