费马点发现的历史背景

费马点的几何确定2007年10月28日星期日12:43皮埃尔·德·费马是法国数学家,16017年8月28日出生于法国南部图卢兹附近的博蒙特·德·洛马涅。他的父亲多米尼克·费马(Dominic Fermat)在当地开了一家大型皮具店,产业非常丰富,使得费马从小就生活在富裕舒适的环境中。费马小时候受叔叔皮埃尔的教导,接受了良好的启蒙教育,培养了他广泛的兴趣爱好,也对他的性格产生了重要影响。直到14岁,费马才进入博蒙特·德·洛马涅学院。毕业后,他在奥尔良大学和图卢兹大学学习法律。

费马一生没有接受过专门的数学教育,数学研究只是业余爱好。然而,在17世纪的法国,没有一个数学家能与之匹敌:他是解析几何的发明者之一;对微积分诞生的贡献仅次于牛顿,莱布尼茨,概率论的主要创始人,17世纪继承数论世界的人。此外,费马还对物理学做出了重要贡献。数学大师费马是17世纪法国最伟大的数学家。尤其是他的费马大定理,让世界上的智者困惑了358年。

例:有A、B、C三个村,中间要建一个供水站,把水送到三地。现在,需要确定供水站的位置,以最小化所需管道的总长度?这个问题通过数学模型抽象如下:

在△ ABC中确定一个点P,使P到三个顶点PA+PB+PC的距离之和最小。

求解方法如下:分别以AB和AC为边,做一个正三角形ABD,ACE连接CD和BE在一个点上,那么这个点就是要求的点。

证明:分以下三种情况讨论:

(1)当∠ BAC < 120时,如下图所示。连接PA,PB和PC,in △ABE和△ACD,ab = adae = AC∠BAE =∠BAC+60∠DAC =∠BAC+60 =∠BAE∴△Abe同余△ACD。

∴ ∠ABE=∠ADC这样a,d,b,p就是四个* * *圈。

∴∠APB=120,∠APD=∠ABD=60

同理:∠ APC = ∠ BPC = 120。

以p为圆心,PA为半径做一个圆。PD在f点,连接AF,

以A为轴将△ABP顺时针旋转60°证明了∠ APD = 60。

∴△APF是一个正三角形。∴不难发现,当∠ BAC = 120 ABP与△ADF重合时。

∴BP=DF PA+PB+PC=PF+DF+PC=CD

另外,取△ABC中任意一个与P不同的点G,以B为轴连接GA、GB、GC、GD。

逆时针旋转△ABG 60°,记录g点旋转到点m .

那么△ABG与△BDM重合,m要么在线段DG上,要么在DG外。

g b+ GA = GM+MD≥GDGA+g b+ GC≥GD+GC & gt;DC .

所以CD是最短的线段。

(2)当∠ BAC = 120时,由上述实践可知,求的点是a点.

(3)当∠ BAC >时;在120,如果再按(1)中的方法,点P会在△ABC之外,这样PA+PB+PC又变大了。所以,在这种情况下,A点就是符合题意的点。

以上是一个简单的费马点问题。把这个问题外推到四个点,可以验证四边形对角线的交点就是要找的点。

费马点

开放分类:科学,数学

费马点定义

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在多边形中,到每个顶点的距离之和最小的点称为多边形的费马点。

在平面三角形中:

(1).三个内角小于120的三角形,以AB、BC、CA为边,在三角形外侧做正三角形ABC 1、ACB 1、BCA 1,然后连接AA 1、BB 65438。

(2)如果三角形的内角大于等于120度,那么这个钝角的顶点就是需求。

(3)当△ABC为等边三角形时,此时外中心与费马点重合。

(1)在等边三角形中,BP=PC=PA,BP、PC、PA分别是三角形三边的高度和三角形的平分线。是内切圆和外接圆的圆心。△BPC≔△CPA≔△PBA .

(2)当BC=BA但CA≠AB时,BP是高度和三角形CA上的中线和三角形上的角平分线。

证书

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(1)费马点对对面的张角为120度。

△CC1B和△AA1B,BC = ba1,Ba = bc1,∠ CBC1 = ∠ b+60度=∠ABA1,

△CC1B和△AA1B为全等三角形,得到∠PCB=∠PA1B。

同理可得∠CBP=∠CA1P。

从∠PA1B+∠CA1P=60度,∠PCB+∠CBP=60度,所以∠CPB=120度。

同理,∠APB=120度,∠APC=120度。

(2)PA+PB+PC=AA1

将△BPC绕B点旋转60度与△BDA1重合,连接PD,则△PDB为等边三角形,所以∠BPD=60度。

而∠BPA=120度,所以A,P,D在同一条直线上。

而∠CPB=∠A1DB=120度,∠PDB=60度,∠PDA1=180度,所以A,P,D,A1四。

(3)PA+PB+PC最短。

取△ABC中任意一点M(与点P不重合),连接AM、BM、CM,将△BMC绕B点旋转60度与△BGA1重合,连接AM、GM、A1G(同上),然后AA1

平面四边形费马点

费马点在平面四边形中的证明比在三角形中简单易学。

(1)在凸四边形ABCD中,费马点是两条对角线AC和BD的交点p。

(2)在凹四边形ABCD中,费马点是凹顶点D(P)。