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对于定点ABC,求能和其中俩点AC形成∠APC的角平分线所在直线可通过点B的点P轨迹。

2023-03-13 22:24 作者:折落星_圣歌  | 我要投稿

一,问题总述和叠甲(不明的乐)

如标题和例图所示,本专栏研究的问题便是在给定点A,B,C三点的情况下,寻找点P使点B落在∠APC的角平分线所在的直线。

1-示例一
1-示例二
1-示例三
1-示例四(点B在反向延长线也算)

在正式介绍研究前,本人申明,该问题从属是自娱自乐所为,在网上搜了下发现没相应解决方案就自己写了写,如果有前人已经研究了这个问题,请当本人是小丑。

另外,如果前人的思路和我有雷同,纯属巧合(不会真的有大佬和我一个思路吧。。。)


二,讨论2种简要的分类

这里建系为A(-d,0) B(m,n) C(d,0)


2-1建系


分类1.ABC,三点共线时(n=0),显然是阿氏圆加直线AC(除去线段AC),在这里仅简述一下过程。

如下图,对于俩定点A,C若PA/PC是一个定值K,则点P是一个阿氏圆,这里就不证明阿氏圆的结论了,感兴趣的去网上随便搜搜吧。

取K=BA/BC然后写出阿氏圆的方程,加上直线AC(除去线段AC)

对于直线AC上面(除去线段AC)的那些点,我们视为∠APC的平分线就是直线AC。

对于阿氏圆上的点P,根据阿氏圆的性质有PA/PC=BA/BC,显然BP平分∠APC(角平分线的性质)


2-2阿氏圆

分类2,点B在线段AC的中垂线上时(m=0),显然P也在线段AC的中垂线上。

2-3中垂线

三,对于一般形式的解决问题思路

我们采取分类1中借助阿氏圆的思路解决这个问题。


3-1解决思路

对于一个不等于1的正值k(这里采取通过控制k0来使k的值遍历0到正无穷),可以构造一个阿氏圆,记该阿氏圆交直线AC上AC间为点P0,不在AC间为点P1

作直线BP0交阿氏圆另一点P,。类似上文,该点P满足了BP(P0P)所在直线平分∠APC。

根据以上思路,我们有了求点P轨迹的具体方法:

以k为参数出发,求点P0,点P1,进而求出阿氏圆方程和直线BP0方程,然后联立接触P的坐标。

四,一般形式的实际计算

如图。手写的计算和示图

4-1手稿过程
4-2具体函数方程1
4-3具体函数方程2

解出来是点p的轨迹的参数方程(当m=xp0,即k=(d+m)/(d-m)该参数方程依然成立)

图里面写了,我就不打最后的参数方程了,打起来太麻烦。

五,划分轨迹的大概区域

由于对称性,不妨认为B在第一象限,

当B在C左侧(m<d)时,k在0到1之间时,点p落在绿色区域

5-1

k在1到K(K=BA/BC)之间时,点p落在蓝色区域

5-2

k大于等于K时,点p落在紫色区域

5-3

当B在C右侧(m<d)时,类似上面情况:

5-4
5-5
5-6

有一点要强调的是,当点B在点D右侧时,到了紫色区域后的点P并不会越过直线AD而是直接收敛于点D。

下面是示图链接网址:

https://www.desmos.com/calculator/6cwn9tbjtl?lang=zh-CN


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