内容
莫利定理是三角形中的一个非常美秒的定理,如图、AB_o、AC_o、BA_o、BC_o、CA_o、CB_o、是△ABC的内角三等分线,则△A_oB_oC_o是正三角形。
证明方法
该定理以其美妙和证明困难著称,到目前为止,已经有很多证明方法。
证法一
设△ABC中,AQ,AR,BR,BP,CP,CQ为各角的三等分线,三边长为a,b,c,三内角为3α,3β,3γ,则α+β+γ=60°。
在△ABC中,由正弦定理,得AF=csinβ/sin(α+β)。
不失一般性,△ABC外接圆直径为1,则由正弦定理,知c=sin3γ,所以AF=
(sin3γ*sinβ)/sin(60°-γ)=[sinβ*sinγ(3-4sin²γ)]/[1/2(√3cosγ-sinγ)]=
2sinβsinγ(√3cosγ+sinγ)=4sinβsinγsin(60°+γ).
同理,AE=4sinβsinγsin(60°+β)
∴AF:AE=[4sinβsinγsin(60°+γ)]:[4sinβsinγsin(60°+β)]=sin(60°+γ):sin(60°+β)=sin∠AEF:sin∠AFE
∴∠AEF=60°+γ,∠AFE=60°+β.同理得,CED=60°+α
FED=180°-CED-(AEF-α-γ)=180°-60°-α-60°+α=60
∴△FED为正三角形。
证法二
∵AE:AC=sinγ:sin(α+γ),
AF:AB=sinβ:sin(α+β),
AB:AC=sin3γ:sin3β,
∴AE:AF=(ACsinγ/sin(α+γ)):(ABsinβ/sin(α+β)),
而sin3γ:sin3β=(sinγsin(60°+γ)sin(60°-γ)):(sinβsin(60°+β)sin(60°-β)),
sin(α+β)sin(60°-β)=sin(α+γ)sin(60°-γ),
∴AE:AF=sin(60°+β):sin(60°+γ),
∴在△AEF中,∠AEF=60°+γ,
同理∠CED=60°+α,
∴∠DEF=60°,
同理∠DFE=60°,
∴△DEF为正三角形。