Изогональное сопряжение: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Строка 8: | Строка 8: | ||
== Свойства == |
== Свойства == |
||
* Изогональное сопряжение оставляет на месте только центры [[Вписанная окружность|вписанной]] и [[Вневписанная окружность|вневписанных окружностей]]. |
* Изогональное сопряжение оставляет на месте только центры [[Вписанная окружность|вписанной]] и [[Вневписанная окружность|вневписанных окружностей]]. |
||
* Точка, изогонально сопряжённая точке на описанной окружности — [[Бесконечно удалённая точка|бесконечно удалённая]]. Направление, задаваемое этой точкой, перпендикулярно [[Прямая Симсона|прямой Симсона]] исходной точки. |
* Точка, ''изогонально сопряжённая'' точке на ''описанной окружности'' — [[Бесконечно удалённая точка|бесконечно удалённая]]. Направление, задаваемое этой точкой, перпендикулярно [[Прямая Симсона|прямой Симсона]] исходной точки. |
||
* Если точки <math>P_a</math>, <math>P_b</math>, <math>P_c</math> симметричны точке <math>P</math> относительно сторон треугольника, то центр описанной окружности <math>P_aP_bP_c</math> изогонально сопряжён точке <math>P</math>. |
* Если точки <math>P_a</math>, <math>P_b</math>, <math>P_c</math> симметричны точке <math>P</math> относительно сторон треугольника, то центр ''описанной окружности'' <math>P_aP_bP_c</math> ''изогонально сопряжён'' точке <math>P</math>. |
||
* Если в треугольник вписан [[эллипс]], то его фокусы изогонально сопряжены. |
* Если в треугольник вписан [[эллипс]], то его фокусы ''изогонально сопряжены''. |
||
* Проекции изогонально сопряжённых точек на стороны лежат на одной окружности (верно и обратное). Центр этой окружности — середина отрезка между сопряжёнными точками. Частный случай — [[окружность девяти точек]]. |
* Проекции ''изогонально сопряжённых'' точек на стороны лежат на одной окружности (верно и обратное). Центр этой окружности — середина отрезка между ''сопряжёнными'' точками. Частный случай — [[окружность девяти точек]]. |
||
* Образ прямой при изогональном сопряжении — [[коническое сечение|коника]], описанная около треугольника. В частности, изогонально сопряжены бесконечно удалённая прямая и [[описанная окружность]], [[прямая Эйлера]] и [[гипербола Енжабека]], [[ось Брокара]] и [[гипербола Киперта]], линия центров вписанной и описанной окружности и [[гипербола Фейербаха]]. |
* Образ прямой при ''изогональном сопряжении'' — [[коническое сечение|коника]], описанная около треугольника. В частности, ''изогонально сопряжены'' бесконечно удалённая прямая и [[описанная окружность]], [[прямая Эйлера]] и [[гипербола Енжабека]], [[ось Брокара]] и [[гипербола Киперта]], линия центров ''вписанной'' и ''описанной'' окружности и [[гипербола Фейербаха]]. |
||
* Если коника <math>\alpha</math> изогонально сопряжена прямой <math>l</math>, то [[Трилинейная поляра|трилинейные поляры]] всех точек на <math>\alpha</math> будут проходить через точку, изогонально сопряжённую трилинейному полюсу <math>l</math>. |
* Если ''коника'' <math>\alpha</math> ''изогонально сопряжена'' прямой <math>l</math>, то [[Трилинейная поляра|трилинейные поляры]] всех точек на <math>\alpha</math> будут проходить через точку, ''изогонально сопряжённую'' трилинейному полюсу <math>l</math>. |
||
== Пары изогонально сопряжённых точек == |
== Пары изогонально сопряжённых точек == |
Версия от 16:31, 31 октября 2015
Изогона́льное сопряже́ние — геометрическое преобразование, получаемое отражением прямых, соединяющих исходные точки с вершинами заданного треугольника относительно биссектрис углов треугольника.
Определение
Точки и называются изогонально сопряжёнными (устаревшие названия — изогональными, обратными[1]) в треугольнике , если , , . Корректность данного определения можно доказать через теорему Чевы в синусной форме, существует и чисто геометрическое доказательство корректности этого определения. Изогональное сопряжение — преобразование, ставящее точке в соответствие изогонально сопряжённую ей. На всей плоскости за исключением прямых, содержащих стороны треугольника, изогональное сопряжение является взаимно-однозначным отображением.
Свойства
- Изогональное сопряжение оставляет на месте только центры вписанной и вневписанных окружностей.
- Точка, изогонально сопряжённая точке на описанной окружности — бесконечно удалённая. Направление, задаваемое этой точкой, перпендикулярно прямой Симсона исходной точки.
- Если точки , , симметричны точке относительно сторон треугольника, то центр описанной окружности изогонально сопряжён точке .
- Если в треугольник вписан эллипс, то его фокусы изогонально сопряжены.
- Проекции изогонально сопряжённых точек на стороны лежат на одной окружности (верно и обратное). Центр этой окружности — середина отрезка между сопряжёнными точками. Частный случай — окружность девяти точек.
- Образ прямой при изогональном сопряжении — коника, описанная около треугольника. В частности, изогонально сопряжены бесконечно удалённая прямая и описанная окружность, прямая Эйлера и гипербола Енжабека, ось Брокара и гипербола Киперта, линия центров вписанной и описанной окружности и гипербола Фейербаха.
- Если коника изогонально сопряжена прямой , то трилинейные поляры всех точек на будут проходить через точку, изогонально сопряжённую трилинейному полюсу .
Пары изогонально сопряжённых точек
- Центр описанной окружности и ортоцентр.
- Точка пересечения медиан и точка Лемуана (точка пересечения симедиан).
- Точка Жергонна и центр отрицательной гомотетии вписанной и описанной окружности.
- Точка Нагеля и центр положительной гомотетии вписанной и описанной окружности (точка Веррьера).
- Две точки Брока́ра
- Точка Аполлония и точка Торричелли.
- Центр вписанной окружности (инцентр) изогонально сопряжён сам себе.
Координатная запись
В барицентрических координатах изогональное сопряжение записывается как:
- ,
где , , — длины сторон треугольника. В трилинейных координатах его запись имеет форму:
- ,
поэтому они удобны при работе с изогональным сопряжением. В других координатах запись изогонального сопряжения более громоздка.
Вариации и обобщения
Аналогично можно определить изогональное сопряжение относительно многоугольника. Фокусы эллипсов, вписанных в многоугольник, также будут изогонально сопряжены. Однако не для всех точек изогонально сопряжённая точка будет определена: так, в четырёхугольнике геометрическое место точек, для которых изогональное сопряжение определено, есть некоторая кривая третьего порядка; для пятиугольника будет существовать лишь одна пара изогонально сопряжённых точек (фокусы единственного вписанного в него эллипса), а в многоугольниках с бо́льшим числом вершин в общем случае изогонально сопряжённых точек не будет.
Можно определить также изогональное сопряжение в тетраэдре, в трилинейных координатах оно будет записываться аналогично плоскому изогональному сопряжению[2].
Следствия
- Из изогонального сопряжения можно вывести теорему Паскаля.
Примечания
- ↑ Д. Ефремов. Новая геометрия треугольника. Одесса, 1902
- ↑ Изогональное сопряжение в тетраэдре и его гранях