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绘制三角形内切椭圆的焦点(网络画板)

给定三角形ABC的一个内切椭圆,与三边切于D、E、F,如图所示,可以证明,AD、BE、CF共点,记为P。这个P与椭圆是一一对应的,称之为椭圆相对于△ABC的Ceva点。        反过来,给定△ABC内部任意一点P,那么就存在唯一的内切椭圆以P为Ceva点。本文的目标是,根据点P,确定椭圆的焦点位置。
工具/原料
1

电脑

2

网络画板

方法/步骤
1

给定三角形内部点P作为椭圆的Ceva点;设AP、BP、CP分别与对边交于D、E、F;DE、DF的中点为M、N;那么,CM与BN的交点I,就是椭圆的中心;设AI、BI、CI分别与对边交于A'、B'、C'。

2

过A作BB'的平行线,与BC交于P;过A作CC'的平行线,与BC交于Q。

3

分别以BP、CQ为半径作圆,两圆交于A+和A-,其中A点和A-位于BC同一侧。

4

作∠A+AA-的平分线AR;过椭圆的中心I作AR的平行线,那么,这条平行线就是椭圆的长轴之所在。

5

过I作AR的垂线,这就是椭圆短轴之所在。

6

隐藏某些图形;作△BCA-的内切圆。

7

标记B、C、A-到B、C、A的仿射变换,在这个仿射变换直线,△BCA-的内切圆就变成了所要求的△ABC的内切椭圆。

8

隐藏某些图形;构造椭圆与两条对称轴的交点X1、X2、Y1、Y2;以Y1为圆心、半长轴为半径作圆,与长轴交点就是椭圆的焦点,记为F1、F2。

9

这个作图对于△ABC内的任意点P都适用,所以,可以把点P拖动到△ABC内的任何地方,都能够得到对应的椭圆及其焦点。

注意事项
1

这篇文章的理论证明,请参阅Nikolaos Dergiades写的文章《Constructions with Inscribed Ellipses in a Triangle》。

2

在网络画板官网搜索《三角形给定ceva点的内切椭圆及其焦点的作图》,可以查看这个课件。

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