莫利定理

莫利定理

数学几何理论
莫利定理(Morley's theorem),也称为莫雷角三分线定理。将三角形的三个内角三等分,靠近某边的两条三分角线相交得到一个交点,则这样的三个交点可以构成一个正三角形。这个三角形常被称作莫利正三角形。
  • 中文名:莫利定理
  • 外文名:Morley's theorem
  • 别名:
  • 表达式:
  • 提出者:莫利
  • 适用领域:
  • 别称:莫雷角三分线定理
  • 应用学科:数学几何
  • 适用领域范围:平面几何

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。

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