垂心分割面积确定三角形外接圆面积
设 是锐角三角形 的垂心,三角形 的面积分别为 ,则三角形 的外接圆的面积为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
垂心面积比 可由 和 等式推得。再用三角形正切恒等式 。
想法从哪来:三个小面积首先给出总面积,但单靠面积和不能直接确定外接圆。还缺角的形状信息,垂心正好把面积比和角联系起来。可先把每个小面积写成“边乘垂心到该边的距离的一半”,再利用高线与外接圆关系,将它们化为与三个角正切成比例的量。 于是三个正切只差一个公共倍数,角和条件就成了求这个倍数的方程。锐角前提在这里很有用:所有正切均正,求正弦时可以直接取正根。最后用正弦定理把三边全换成半径与正弦,面积公式便把总面积、角形状和半径连起来。
垂心的重心坐标与 成比例,所以三个小三角形面积直接给出三个角的正切比。再由正切和公式确定比例系数,最后用 求外接圆半径。
总面积为
垂心 的面积坐标满足
故可设
其中 。因 ,
所以 ,即 。
于是
若外接圆半径为 ,则
因此
所求外接圆面积为
题设为锐角三角形,故三个正切及比例系数均为正,正切和公式中没有符号歧义。代回 后三个角的正切满足三角形角和条件。
垂心分割面积给出的是垂心的面积坐标,而垂心的面积坐标正比于三个角的正切。由正切比求角的三角函数,再接面积与外接圆半径公式,是处理这类题的标准链条。
需把三个内部分面积转成正切比,再由角和求比例参数,并连接外接圆半径的面积公式。
已记下,谢谢!