三角形のその他の中心

[その他の三角形の中心


  • 六点円(テイラー円):
 3頂点から対辺に下ろした垂線の足と、そこからさらに他の2辺に下ろした垂線の足、合計6つの垂線の足を通る円
 六点円の中心は、外心・ルモワーヌ点らと同じ直線上
 六点円の半径は、R・√(sin^2 A・sin^2 B・sin^2 C+cos^2 A・cos^2 B・cos^2 C)となる(R=外接円の半径)

  • 九点円(オイラー円/フォイエルバッハ円):
 3辺の中点、3頂点から対辺に下ろした垂線の足、垂心と3頂点の中点、合計9つの垂線の足を通る円
 九点円の中心は、オイラー線上の垂心と外心の中点
 九点円の半径は、外接円の半分となる

  • レスター円:
 第1フェルマー点・外心・九点円の中心・第2フェルマー点を通る円

  • オイラー線:
 三角形の外心・重心・垂心を通る直線
 外心Oと重心Gと垂心Hの間では、2OG=GHが常に成り立つ

 直角三角形:オイラー線は、直角の頂点と斜辺の中点を結ぶ線となる(外心が斜辺の中点であり、垂心が頂点である)
 二等辺三角形:オイラー線は、頂角の中線となる(この直線は以下の全ての性質を持つため、外心・重心・垂心がこの直線上に来る)
  頂角に対する中線,頂角から下ろした垂線,辺の垂直二等分線,頂角の二等分線(内心も同一線上にある)
 正三角形:外心・重心・垂心が一致するため、オイラー線は定義できない
 傍心三角形:三角形の3つの傍心が作る三角形のオイラー線は、元の三角形の外心と内心を結ぶ直線となる

  • ジェルゴンヌ線:
 内接円が各辺と接する点(TA,TB,TC)と3頂点を結ぶ直線(A TA,B TB,C TC )は、ジェルゴンヌ点で交わることから、

 不等辺三角形:「ABとTA TBの交点」、「CAとTC TAの交点」、「BCとTB TCの交点」は、同一直線上にある
 二等辺三角形:辺の組のうち1つは平行になるが、残りの2点を結ぶことで直線が定義できる
 正三角形:ジェルゴンヌ線は定義できない

  • シムソン線:
 外接円上の点から各辺におろした垂線の足を結んだ直線
 シムソンの定理:三角形の外接円上の点Pから三角形の各辺におろした垂線と辺の交点(L,N, M)を全て結ぶと同一直線になる

 三角形の1つの頂点をPとすると、Pに対するシムソン線は、Pから対辺に下ろした垂線になる
 Pを外接円の中心に対して頂点と対称の位置に取ると、Pに対するシムソン線は、辺の1つと一致する
 Oを外接円の中心、PとP'を外接円上の点とすると、Pに対するシムソン線とP'に対するシムソン線がなす角は、POP'の半分に等しい
 PとP'が直径の両端の場合、2本のシムソン線は垂直に交わり、その交点は九点円上にある
 三角形の垂心をHとすると、Pに対するシムソン線は、PHの中点を通る
 共通の外接円を持つ2つの三角形では、Pに対する2本のシムソン線が成す角は、Pによらず一定の値となる

  • ナポレオン点とフェルマー点:
 (第1/第2)ナポレオン点:元の三角形の頂点と、向かい合う(外/内)正三角形の中心(重心)を結ぶ、3本の直線の交点
 (第1/第2)フェルマー点:元の三角形の頂点と、向かい合う(外/内)正三角形の頂点を結ぶ、3本の直線の交点

 第1フェルマー点・第1ナポレオン点・外心は、同一直線上にある
 第1フェルマー点・第2ナポレオン点・フォイエルバッハの9点円の中心は、同一直線上にある

 第1フェルマー点・外心・九点円の中心・第2フェルマー点は、同一円周上(レスター円)にある

  • フェルマー点とシュタイナー点

  • ブロカール点

  • ジェルゴンヌ点とナーゲル点:

  • 安島-マルファッティ点とソディ点

  • ド・ロンシャン点とルモアーヌ点


[三角形の心の種類]


  • 六点円の中心:六点円の中心は、外心・ルモワーヌ点らと同一直線上

  • 九点円の中心:九点円の中心は、オイラー線上の垂心と外心の中点(同一直線上)
  フォイエルバッハの定理:内接円と傍接円は、九点円と接する
  フォイエルバッハ点:九点円と内接円の接点
  三角形の3個の頂点および垂心の4点の中から、どの3点を選んでも、その三角形に対する九点円は同じ
  外接円の対蹠点上にある2点から導かれる2本のシムソン線は、九点円上で直交
  三角形の内心と傍心の中点は、外接円上にある
  三角形の傍心同士の中点は、外接円上にある

  • ナポレオン点:
  三角形の各辺を1辺とする正三角形の中心(L,M,N)と、元の三角形の頂点(A,B,C)を結ぶ、3本の直線(AL,BM,CN)の交点
  ナポレオン点は、元の三角形の3頂点・重心・垂心を通る、双曲線上にある

 ・第1ナポレオン点:元の三角形の頂点と、向かい合う外正三角形の中心(重心)を結ぶ、3本の直線の交点
             元の三角形の頂点と、向かい合う第1ナポレオン三角形の頂点を結ぶ、3本の直線の交点
 ・第2ナポレオン点:元の三角形の頂点と、向かい合う内正三角形の中心(重心)を結ぶ、3本の直線の交点
             元の三角形の頂点と、向かい合う第2ナポレオン三角形の頂点を結ぶ、3本の直線の交点

 ナポレオンの三角形:三角形の各辺を1辺とする正三角形を描き、3つの正三角形の重心同士を結ぶと、正三角形となる
  ・第1ナポレオン三角形:各辺の外側に正三角形を描き、それら外正三角形の中心(重心)を結ぶ三角形
  ・第2ナポレオン三角形:各辺の内側に正三角形を描き、それら内正三角形の中心(重心)を結ぶ三角形

 ナポレオンの定理:三角形の各辺を1辺とする正三角形を、元の三角形の外側に描く場合も内側に描く場合も、
              いずれも正三角形(ナポレオン三角形)となる
   内外2つの正三角形の面積の差(=第1ナポレオン三角形-第2ナポレオン三角形)は、元の三角形の面積と等しくなる
   ナポレオン三角形の重心は、元の三角形の重心と一致する

  • フェルマー点(トリチェリ点/等角中心)
  三角形の各辺を1辺とする正三角形の頂点(P,Q,R)と、元の三角形の頂点(A,B,C)を結ぶ、3本の直線(AP,BQ,CR)の交点
  AP=BQ=CR=AF+BF+CF が成り立つ
  120度以上の内角を持たない三角形では、
   フェルマー点Fは三角形の内部にあり、∠AFB=∠BFC=∠CFA=120°で、AF+BF+CFが最小となりシュタイナー点と一致する
  3つの正三角形(△ABR,△BCP,△CAQ)の外接円の交点
  ナポレオンの定理:3つの外正三角形の外接円の中心(外心=重心)は、正三角形を描く(ナポレオン三角形)

 ・第1フェルマー点:元の三角形の頂点と、向かい合う外正三角形の非共有の頂点を結ぶ、3本の直線の交点
 ・第2フェルマー点:元の三角形の頂点と、向かい合う内正三角形の非共有の頂点を結ぶ、3本の直線の交点

  フェルマー点から3辺に下ろした垂線の足を結ぶ垂足三角形は、正三角形となる
  レスター円:第1フェルマー点・外心・九点円の中心・第2フェルマー点は、レスター円の円周上にある

  • シュタイナー点:
 平面上の3 点(A,B,C)からの距離の和が最小になる点=三角形の3頂点からの距離の合計が最小になる点
  ①120度以上の角を持たない三角形:3頂点からの距離の合計が最も小さくなる点
   フェルマー点Fは三角形の内部にあり、∠AFB=∠BFC=∠CFA=120°を満たし、シュタイナー点と一致する
   フェルマー点Fでは、AF+BF+CFが最小となる(重心Pでは、AP^2+BP^2+CP^2が最小となる)
  ②120度以上の角を持つ三角形:最大角を持つ頂点

  • ブロカール点:
 ・第1ブロカール点:△ABCの内部の点Ωにおいて、∠ΩAB=∠ΩBC=∠ΩCA=ωを満たす点(ω=ブロカール角)
 ・第2ブロカール点:△ABCの内部の点Ωにおいて、∠ΩAC=∠ΩCB=∠ΩBA=ωを満たす点(ω=ブロカール角)
 (第1ブロカール角と第2ブロカール角は、互いに逆向きの角度)

  2つのブロカール点と外心との距離は等しい
  ブロカール円:外心とルモワーヌ点を直径の両端とする円であり、2つのブロカール点はブロカール円上にある
 第1ブロカール点Pでは、△PAB:△PBC:△PCA=CA^2・AB^2:AB^2・BC^2:BC^2・CA^2=(1/BC^2):(1/CA^2):(1/AB^2)
 第2ブロカール点Qでは、△QAB:△QBC:△QCA=AB^2・BC^2:BC^2・CA^2:CA^2・AB^2=(1/CA^2):(1/AB^2):(1/BC^2)

  • ジェルゴンヌ点:内接円と各辺の接点と、対角の3頂点を結ぶ線の交点
  ジェルゴンヌ三角形:内接円が各辺と接する点(TA,TB,TC)を頂点とした三角形⊿TA TB TC
  元の三角形(⊿ABC)の内接円は、ジェルゴンヌ三角形(⊿TA TB TC)の外接円になる
  3直線(A TA,B TB,C TC )は、ジェルゴンヌ点で交わる
 △ABG:△BCG:△CAB=(AE・BF):(BF・CD):(CD・AE)=(1/CD):(1/AE):(1/BF) が成り立つ

  • ナーゲル点:傍接円と各辺の接点J,K,Lと、対角の3頂点を結ぶ直線AJ,BK,CLの交点
 重心G,内心I,ナーゲル点Nは、同一直線上にあり、IG:GN=1:2である
 △ABN:△BCN:△CAN=CW:AX:BV が成り立つ

  • 安島-マルファッティ点:
 マルファッティ円:三角形に2点で内接し、かつ互いに接する3つの円
 マルファッティの定理(三斜三円術):
  互いに外接する3円を三角形に内接させた場合、3辺の値から円の半径を求めることができる
  3辺の長さが既知の三角形に2辺ずつ内接し、かつ互いに外接する3円の半径を求める方法
  マルファッティの問題は、安島直円が西洋より先に「南山子三円術」に著していた

 ・第1安島-マルファッティ点:2つのマルファッティ円の接点と、2円が共通に接する辺の対角の3頂点を結ぶ直線の交点
 ・第2安島-マルファッティ点(キンバリング点):2つのマルファッティ円の接点と、2円が共通に接する辺の傍接円の3傍心を結ぶ直線の交点

  • ソディ点:
 ・第1ソディ点:三角形の各頂点を中心とする円が互いに外接している場合、その3円に外接する円の中心
 ・第2ソディ点:三角形の各頂点を中心とする円が互いに外接している場合、その3円を内接する円の中心

 ソディの公式(デカルトの円定理):4円の半径をa,b,c,dとし、その逆数(=曲率)をそれぞれA,B,C,Dとおいた場合、
  2(A^2+B^2+C^2+D^2)=(A+B+C+D)^2 が成り立つ
  ただし、A,B,Cの符号は正で、円Dが3円に外接する場合はDの符号は正、円Dが3円を内接する場合はDの符号は負とする

  • ド・ロンシャン点:
  外心に対して、垂心と対称的な位置にある点
  外心に対して垂心と対称位置にあるため、オイラー線上にある
  内心とジェルゴンヌ点を結ぶ直線上にもある
  AL^2-BC^2 = BL^2-CA^2 = CL^2-AB^2 が成り立つ(L=ド・ロンシャン点)

  • ルモアーヌ点(ルモワーヌ点/Symmedian Point):
 3つの中線AD,BE,CFを3つの角の二等分線AP,BQ,CRについて対称移動させたものをAD',BE',CF'とする場合、この3つの線分の交点
 △ABL:△BCL:△CAL=AB^2:BC^2:CA^2 が成り立つ
 △ABCのAB,BC,CAを一辺として、対角の頂点の同側の正方形、対角の頂点と対側の正方形を作成すると、
 同側正方形の対辺PQ,RS,TUを3辺に持つ△A'B'C'と、対側正方形の対辺P'Q',R'S',T'U'を3辺に持つ△ABC''は、△ABCと相似
 AA'A,BB'B,CC'C''を結ぶ直線は、△ABCのルモアーヌ点Lで交わる



最終更新:2013年05月08日 03:21
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