上面的方法都略显麻烦,接下来给出一个较简单的方法。
设Aleft(x_1,y_1 ight),Bleft(x_2,y_2 ight),Cleft(x_3,y_3 ight)。
首先,以AB为直径的圆方程F_1left(x,y ight)=left(x-x_1 ight)left(x-x_2 ight)left(y-y_1 ight)left(y-y_2 ight)=0。直线AB方程F_2left(x,y ight)=left(x-x_1 ight)left(y_2-y_1 ight)-left(x_2-x_1 ight)left(y-y_1 ight)=0。
然后,过A,B两点圆可以表示为F_1left(x,y ight)lambdaF_2left(x,y ight)=0,将C点坐标代入求出lambda即可。
知道三个点的坐标,怎样求过这三点的圆的方程?
知道三个点的坐标,怎样求过这三点的圆的方程?
利用圆周角定理可以快速列出外接圆方程。
已知A,B,C点,P为动点如图,angleA与angleP的关系,或者相等,或者互补,即
|cosangleA|=|cosangleP|
于是根据此关系利用向量内积运算列出方程
|cosangleA|=frac{|vec{AB}cdotvec{AC}|}{|vec{AB}||vec{AC}|}=frac{|vec{PB}cdotvec{PC}|}{|vec{PB}||vec{PC}|}
其中P(x,y)是动点,其余给定点的坐标直接带入即可。唯一需要特别说明的是当P与B、C重合的情况,这也不是什么难事。
我还是决定把方程明确写出来:
[(x-x_B)(x-x_C)(y-y_B)(y-y_C)]^2
=cos^2angleAleft[(x-x_B)^2(y-y_B)^2 ight]left[(x-x_C)^2(y-y_C)^2 ight]
为了方便化简,我们可以选择恰当的坐标系:以BC所在直线为x轴,以其中点O为原点,于是设
B(-a,0)
C(a,0)
cos^2angleA=lambda,0leqlambda<1
代入上面的方程
(x^2y^2-a^2)^2
=lambdaleft[(x-a)^2y^2 ight]left[(xa)^2y^2 ight]
=lambdaleft[(x^2-a^2)^22y^2(x^2a^2)y^4 ight]
=lambdaleft[(x^2y^2-a^2)^24a^2y^2 ight]
合并同类项
(x^2y^2-a^2)^2-frac{4lambdaa^2}{(1-lambda)}y^2=0
最后由平方差公式
(x^2y^2muy-a^2)(x^2y^2-muy-a^2)=0
其中
mu=sqrtfrac{4lambdaa^2}{1-lambda}=sqrtfrac{4a^2cos^2angleA}{1-sin^2angleA}=2a|cotangleA|
显然,我们所求的是下面两圆其中之一
x^2y^2pmmuy-a^2=0
即
x^2left(ypmfrac{mu}{2} ight)^2=a^2frac{mu^2}{4}
即圆心在y轴上,两圆关于x轴对称,我们假设A点位于xOy上半平面,故圆
x^2left(y-frac{mu}{2} ight)^2=a^2frac{mu^2}{4}
为所求。
等等,还没完,我想研究一下半径,注意到overline{BC}=2a
R=sqrt{a^2frac{mu^2}{4}}=sqrt{frac{overline{BC}^2overline{BC}^2cot^2angleA}{4}}=frac{overline{BC}}{2sinA}
这不就是正弦定理嘛……