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[几何] 九点圆锥曲线

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hbghlyj Posted 2021-6-1 12:17 |Read mode
Last edited by 2021-6-1 13:18任何完全四边形各边中点,三个对角线点(共9点)共圆锥曲线。

完全四边形的每个外接圆锥的中心都位于九点圆锥曲线上。(1912 Maud Minthorn)
九点圆是垂心组的九点曲线。
当P在ABC的外接圆上时,圆锥曲线就是等轴双曲线。
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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 12:47

摘要

Last edited by 2021-6-1 13:00九点圆经过一个仿射变换变为九点圆锥曲线。垂心变换变为与九点圆锥曲线和重心的中心共线的自由点P。我们证明P相对于九点圆锥的极线平行于三角形和垂三角形的像的Desargues透视轴。
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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 12:51

1 引言

Last edited by 2021-6-1 12:59给定三个自由点A,B,C和不在△ABC的边上的自由点P。设AP,BP,CP与△ABC的边相交于R,S,T。设ABC的边的中点为L,M,N。设圆锥曲线RSTLMN是九点圆锥曲线Σ,它通过AP,BP,CP的中点U,V,W。 设BC,CA,AB上的点R',S',T'分别是R,S,T的调和共轭,则直线R′S′T′是三角形ABC和PQR的Desargues透视轴。设P相对于圆锥Σ的极线与边BC,CA,AB交于A',B',C'。要证明A'B'C'与R'S'T'平行。设点U'= AR ^ BS',类似地定义V'和W'。 我们以ABC为参考三角形建立重心坐标系来证明三角形ABC和U'V'W'的Desargues透视轴也是R'S'T。

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 12:54

2 圆锥曲线LMNRST

Last edited by 2021-6-1 13:10点L,M,N的坐标为L(0,1,1),M(1,0,1),N(1,1,0)。设P的坐标为(l,m,n)。则R,S,T的坐标为R(0,m,n),S(l,0,n),T(l,m,0)。容易证明,通过这六个点的圆锥曲线Σ的方程为
$$ m n x^{2}+n l y^{2}+l m z^{2}-1(m+n) y z-m(n+1) z x+n(1+m) x y=0 \tag{2.1}$$
Σ与AP再次相交于U(2l + m + n,m,n)。类似地,它通过V(l,l + 2m + n,n)和W(l,m,l + m + 2n)。这反映了这样的事实:U,V,W分别是AP,BP,CP的中点。这是因为,九点圆锥曲线是通过仿射变换从九点圆变来的,仿射变换保持线段比。

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 13:03

3 PQG共线,其中Q是Σ的中心,G是ABC的重心

Last edited by 2021-6-1 13:10圆锥Σ的中心Q的坐标为(2l+m+n,l+2m+n,l+m+2n)。容易证明PQG共线,并且$\vv{GQ}=\frac{\vv{QP}}3$,这反映了这样的事实:在欧拉线上$\vv{GN}=\frac{\vv{NH}}3$,其中N是九点圆的中心。

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 13:05

4 P关于Σ的极线

Last edited by 2021-6-1 13:06P关于Σ的极线的方程为$$mn(m+n)x+nl(n+l)y+lm(l+m)z=0\tag{4.1}$$交BC于A',且A'(0,–m(l+m),n(n+l)).CA,AB上的点B',C'的坐标为B'(l(l+m),0,–n(m+n)),C'(–l(n+l),m(m+n),0).

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 13:09

5 A'B'C'与R'S'T'平行

Last edited by 2021-6-1 13:12直线ST的方程为$$nly+lmz=mnx\tag{5.1}$$与BC相交于R'(0,–m,n)。CA,AB上的点S',T'的坐标为S'(l,0,–n),T'(–l,m,0).点R',S',T'分别是R,S,T相对于B,C和C,A和A,B的调和共轭。R'S'T'当然是三角形ABC和RST的Desargues透视轴。
R'S'T'的方程为$mnx+nly+lmz=0\tag{5.2}$A'B'C'和R'S'T'的交点的坐标(l(m–n),m(n–l),n(l–m))位于无穷远线x+y+z=0上,因此A'B'C'与R'S'T'平行。

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 13:14

6 点U′,V′,W′

直线AR和BS'交于U'(–l,m,n).类似地,BS和CT'交于V'(l,-m,n),而CS和AR'交于W'(l,m,-n)。因此,直线V'W'的方程为ny+mz=0,交BC于R'。因此,R'S'T是三角形ABC和U'V'W'的Desargues透视轴。

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-1 14:21

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 Author| hbghlyj Posted 2021-6-2 14:37

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2025-5-31 11:24 GMT+8

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