双心四边形是指既有内切圆又有外接圆的四边形.求证:双心四边形的两个心与对角线的交点共线.

1个回答

  • 设四边形ABCD内切圆为⊙O1、外接圆为⊙O.OO1与BD交于E1、OO1与AC交于E2,

    则OE1/O1E1=三角形OBD的面积/三角形O1BD的面积,

    OE2/O1E2=三角形OAC的面积/三角形O1AC的面积.

    若有三角形OBD的面积/三角形O1BD的面积=三角形OAC的面积/三角形O1AC的面积(*)

    则OE1/O1E1=OE2/O1E2,于是E1=E2,故O、O1、E三点共线.

    因此,只需证明(*)式

    设⊙O1半径为r,⊙O半径为R.则

    三角形OBD的面积/三角形OAC的面积=(1/2×R的平方×∠BOD的正弦)/(1/2×R的平方×∠AOC的正弦)=2C的正弦/2B的正弦,

    三角形O1BD的面积=1/2×BO1×DO1×∠BO1D的正弦

    =1/2×r/(B/2的正弦)×r/(D/2的正弦)×(B/2+D/2+C)的正弦

    =1/2×r的平方×1/(B/2的正弦×B/2的余弦)×(派/2+C)的正弦

    =r的平方×C的余弦/B的正弦

    同理

    三角形O1AC的面积=r的平方×B的余弦/C的正弦

    所以三角形O1BD的面积/三角形O1AC的面积

    =C的正弦×C的余弦/B的正弦×B的余弦

    =2C的正弦/2B的正弦=三角形OBD的面积/三角形OAC的面积

    故命题得证

    注:O为字母,非零