每日一题[2290]等角六边形

考虑等角六边形 ABCDEF,求证:AC2+CE2+EA2=BD2+DF2+FB2.

证明

等角六边形 ABCDEF 的六个内角均为 120,根据余弦定理,有AC2=AB2+BC2+ABBC,

类似的计算其他对角线的平方,可得欲证等式即ABBC+CDDE+EFFA=BCCD+DEEF+FAAB,
也即[ABC]+[CDE]+[EFA]=[BCD]+[DEF]+[FAB],
也即[ACE]=[BDF].

作平行六边形 ABCDEF 的伴随三角形 PQR,设 PEEQ=λ1QAAR=λ2RCCP=λ3,因为 DEQRFARPBCPQ,所以PDDR=PEEQ=λ1,QFFP=QAAR=λ2,RBBQ=RCCP=λ3,

所以[PCE][PQR]=PCPEPQPR=PCPE(PE+EQ)(PC+CR)=1(1+EQPE)(1+RCCP)=λ1(1+λ1)(1+λ3),
同理可得[QEA][PQR]=λ2(1+λ2)(1+λ3),[RAC][PQR]=λ3(1+λ3)(1+λ2),
从而[ACE][PQR]=1+λ1λ2λ3(1+λ1)(1+λ2)(1+λ+3),
同理可得[BDF][PQR]=1+λ1λ2λ3(1+λ1)(1+λ2)(1+λ+3),
因此[ACE]=[BDF],
命题得证.

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