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根心定理也称蒙日定理,是指平面内三个两两不同心的圆,两两形成根轴,共三根根轴,有如下关系
1、如果三圆圆心不在一条直线上,则三根根轴相交于一点。如下图。
因为3圆的圆心如果不在一条直线上,则必为某三角形三个顶点。而两圆根轴又与其连心线垂直,所以3圆两两形成的根轴必相交。假设圆A和圆B的根轴与圆B和圆C的根轴相交于P点,根据根轴定义,P点对圆A和圆B等幂,同时P点对圆B和圆C也等幂,所以P点对圆A和圆C同样等幂,所以圆A和圆C的根轴也过P点,于是3根轴相交于一点。
2、如果三圆圆心在一条直线上,则三根根轴相互平行或重合。
第一种情况,如下图,3圆相交且圆心共线,3根轴互相平行。相切和相离及内含只要圆心共线,情况一样,不再一一作图示意。
第二种情况,如下图,3圆相交且共弦,则3根轴重合,根轴即为所共之弦所在直线。
另一种情形是3圆相切只有一个切点时,如下图。或者3圆大圆套小圆相切只有一个切点,情况也一样。
上一篇文章说过,相交、相切、相离两圆的根轴都比较容易作出,但相含两圆根轴不易寻找。下面介绍利用根心定理寻找内含两圆的根轴。
如上图,要作两蓝色圆根轴,直接作比较困难,可以利用根心定理来作。具体步骤是:第一步,先作黄色圆与两圆相交,注意圆心不要在一条线上,这样黄色圆与两个蓝色圆的根轴会交于一点,同样这点也是两个蓝色圆根轴上的点。
第二步,同理作粉色圆,粉色圆与两个蓝色圆的根轴也会交于一点,同理这点也是两个蓝色圆根轴上的点。
第三步,过上述两点作直线(红色),即为所求两圆根轴。
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