极圆(polar circle)是以三角形的
垂心为中心、以这一三角形为自配极三角形的圆,称为该三角形的极圆。当三角形是
钝角三角形、直角三角形或锐角三角形时,它的极圆分别是实圆、点圆或虚圆。
基本介绍
给定一个
钝角三角形,极圆是以
垂心H为圆心, 为半径的一个圆, 的平方由下式给出(式中 是三角形三边上的垂足)
极圆是德朗香圆的反补。极圆与斯坦纳内切椭圆的准圆、第二杜洛斯一凡利圆和斯蒂范维卡圆正交。
相关结论
仅在三角形有一个钝角时,才有实的极圆存在,对钝角三角形,我们可以立即建立如下的定理:
定理1关于极圆,三角形的每个顶点与从它所引出的高在对边的垂足,互为反演点;每条边是所对顶点的极线。一条边的反形是一个圆,以所对的顶点到垂心的连线为直径。以三角形任一边为直径的圆,经过这个反演不变,因此与极圆正交。更一般地,通过一个顶点及这点所引出的高的垂足的圆,即以从顶点引到对边的线段为直径的圆,经过这个反演不变,并与极圆正交。外接圆关于这个极圆的反形是九点圆。
定理2 三角形关于它的极圆是自共轭的;反过来,一个圆是自共轭三角形的极圆。
在一个垂心组中,组成的四个三角形有三个是钝角三角形;例如设是一个钝角三角形,H是它的垂心,则三角形有实的极圆,圆心分别在。
定理3一个垂心组的任意两个极圆正交。
因为设为两个极圆的半径,它们的圆心分别为A2,A3,则
这就是正交的条件.
定理4 任意两个极圆的根轴是第三个顶点引出的高。
暂且承认“虚圆”的存在;这样的圆有一个实的圆心,而半径的平方是负值,于是,如上面所说,一个垂心组的三角形有四个极圆,三个实的,一个虚的,四个中任两个正交,反过来,如果四个圆互相正交,它们的圆心是一个垂心组,除非是将要提到的退化情形,一个关于这种组的有趣的定理是:
定理5设依次地关于四个互相正交的圆的每一个施行反演,则每一个点回到原来的位置。
因为设我们将这图形简化,使这四个圆中的两个变为互相垂直的直线,这时可以看到另两个是以这两条直线的交点为圆心的同心圆,半径是,而。对这个特殊图形,定理容易证明,因此它对一般图形也成立。
考虑由四条直线,每两条不互相垂直,确定的三角形的极圆。我们看到其中至少有两个是钝角三角形,四个也可以全是钝角的,考虑其中一个,如A'B'C',在它的各边上有三个共线的点A,B,C,我们已经看到A'B'C'的极圆与以AA', BB' ,CC'为直径的圆正交。
定理6 完全四边形的各个三角形的极圆,组成共轴圆组,与以对角线为直径的圆共轭。