求此数学题清晰的图
如图,令P、PA、PB、PE、Q、QA、QD、QF、R、RB、RC、RF、S、SC、SD、SE分别为△ABE、△ADF、△BCF、△CDE的内心与旁心,有完全四边形DQF...
如图,令P、PA、PB、PE、Q、QA、QD、QF、R、RB、RC、RF、S、SC、SD、SE分别为△ABE、△ADF、△BCF、△CDE的内心与旁心,有完全四边形DQFRCFS、BPESCER、PAQDEASC、QAPBFARC的密克点P1、Q1、R1、S1即以直径为QDQF、RRB、SSE;PBPE、RRF、SSD;PAPE、QQF、SSC;PPE、QAQF、RRC的三圆的交点.完全四边形QFRFCDSDF、PESECBRBE、PBADSCQDE、QDABRCPBF的密克点P2、Q2、R2、S2即以直径为QDQF、RCRF、SCSD;PBPE、RBRC、SCSE;PPB、QAQD、SSC;PAPB、QQD、RRC的三圆的交点.完全四边形QASCFDRC、PARCEBSC、PBQFDEASD、QDPEBFARB的密克点P3、Q3、R3、S3即以直径为QQA、RCRF、SSE;PPA、RRF、SCSE;PPB、QQF、SDSE;PPE、QQD、RBRF的三圆的交点.完全四边形QRCDFSC、PSCBERC、APESEDQDE、AQFRFBPBF的密克点P4、Q4、R4、S4即以直径为QQA、RRB、SCSD;PPA、RBRC、SSD;PAPE、QAQD、SDSE;PAPB、QAQF、RBRF的三圆的交点。
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求证:完全四边形各边共交成四个三角形,他们的内心、旁心共16点.在每个三角形中,分别以内心、旁心两两的连接线作图,如此一共可得24个圆.这24个圆,除三三交于各三角形的内心、旁心外,又三三交于其他16点.这16点连同各三角形的内心、旁心计32点,分布在八个圆上,每圆上有八点.这八圆组成两组互相正交的共轴圆,每组含四圆,它们的等幂轴通过完全四边形的密克点.
证明 如图,(1)令P、PA、PB、PE、Q、QA、QD、QF、R、RB、RC、RF、S、SC、SD、SE分别为△ABE、△ADF、△BCF、△CDE的内心与旁心,有完全四边形DQFRCFS、BPESCER、PAQDEASC、QAPBFARC的密克点P1、Q1、R1、S1即以直径为QDQF、RRB、SSE;PBPE、RRF、SSD;PAPE、QQF、SSC;PPE、QAQF、RRC的三圆的交点.完全四边形QFRFCDSDF、PESECBRBE、PBADSCQDE、QDABRCPBF的密克点P2、Q2、R2、S2即以直径为QDQF、RCRF、SCSD;PBPE、RBRC、SCSE;PPB、QAQD、SSC;PAPB、QQD、RRC的三圆的交点.完全四边形QASCFDRC、PARCEBSC、PBQFDEASD、QDPEBFARB的密克点P3、Q3、R3、S3即以直径为QQA、RCRF、SSE;PPA、RRF、SCSE;PPB、QQF、SDSE;PPE、QQD、RBRF的三圆的交点.完全四边形QRCDFSC、PSCBERC、APESEDQDE、AQFRFBPBF的密克点P4、Q4、R4、S4即以直径为QQA、RRB、SCSD;PPA、RBRC、SSD;PAPE、QAQD、SDSE;PAPB、QAQF、RBRF的三圆的交点.
(2)因为A、P、B、PE与A、Q、D、QF四点共圆,有∠RPES=∠BAP=∠QAD=∠BQFS,所以R、S、QF、PE四点共圆,令其圆心为O1,因为P1、Q1、R1、S1为有关完全四边形的密克点,于是它们分别在⊙QFRS、⊙PERS、⊙PSQSC、⊙PQARC上,所以P1、Q1在⊙O1上.
因为∠PAR1PE、∠SR1SC、∠QAS1QF、∠RSRC均为直角,有
∠PAR1SC=∠SR1PE,∠QAS1RC=∠RS1QF
又 ∠PAR1SC=∠PAQSC=∠SQFPE,∠QAS1RC=∠QAPRC=∠RPEQF
故有R1、S1早⊙O1上,即PE、QF、R、S、P1、Q1、R1、S1八点共圆.
同理可得⊙O2:PBQDRCSCP2Q2R2S2;⊙O3:PQRFSEP3Q3R3S3;⊙O4:PAQARBSDP4Q4R4S4;⊙O5:PQARCSP3Q4R2S1;⊙O6:PEQDRBSEP1Q2R4S3;⊙O7:PAQRSCP4Q3R1S2;⊙O8:PBQFRFSDR2Q1R3S4.
(3)因为∠P4SDPA+∠P4SCPA=90°,所以∠P4O4PA+∠P4O7PA=180°.故P4、PA、O4、O7四点共圆,有∠O4PAO7=∠O4P4O7=90°,所以⊙O4与⊙O7正交,同理与⊙O5、⊙O6、⊙O8均正交,故有⊙O1、⊙O2、⊙O3与⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8均正交.
(4)因为⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4与⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8是互相正交的两组共轴圆,故有O4PA⊥O7PA、O4QA⊥O5QA、O4QB⊥O6QB、O4SD⊥O8SD;且O4PA=O4QA=O4RB=O4SD,故O4为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂点.
同理O1、O2、O3亦为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂点,故⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4所在直线l为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂轴.同理⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8所在直线l′亦为⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4的等幂轴.
(5)令M为完全四边形ABCDEF的密克点,设P′、Q′、R′为PAPB、QAQF、RBRF的中点,由习题21第17题及⊙O4与⊙O8的正交关系,有P′、Q′、R′、SD、S4、O4、O8七点共圆,且以O4O8为直径,故
∠Q′P′R′=∠Q′SDR′=∠SEC
又由复习题1第19、18题,有A、D、F、Q′、M与B、C、F、R′、M均污点共圆,且Q′A=Q′F=Q′QA、R′B=R′F=R′RB,有:
∠Q′MR′=∠FMQ′-∠FMR′=(180°-∠FAQ′)-(180°-∠FBR′)=
$∠FBR′-∠FAQ′=(90°-\frac{∠BR′F}{2})-(90°-\frac{∠AQ′F}{2})$=
$\frac{∠AQ′F-∠BR′F}{2}=\frac{∠ADF-∠BCF}{2}=\frac{∠CED}{2}=∠SEC$
所以∠Q′P′R′=∠Q′MR′,故P′、Q′、R′共圆,即M在以O4O8为直径的圆上,所以∠O4MO8=90°.同理∠O1MO8=90°,故O4、M、O1共线,即M在直线l上,同理,M在之间l′上.
证明 如图,(1)令P、PA、PB、PE、Q、QA、QD、QF、R、RB、RC、RF、S、SC、SD、SE分别为△ABE、△ADF、△BCF、△CDE的内心与旁心,有完全四边形DQFRCFS、BPESCER、PAQDEASC、QAPBFARC的密克点P1、Q1、R1、S1即以直径为QDQF、RRB、SSE;PBPE、RRF、SSD;PAPE、QQF、SSC;PPE、QAQF、RRC的三圆的交点.完全四边形QFRFCDSDF、PESECBRBE、PBADSCQDE、QDABRCPBF的密克点P2、Q2、R2、S2即以直径为QDQF、RCRF、SCSD;PBPE、RBRC、SCSE;PPB、QAQD、SSC;PAPB、QQD、RRC的三圆的交点.完全四边形QASCFDRC、PARCEBSC、PBQFDEASD、QDPEBFARB的密克点P3、Q3、R3、S3即以直径为QQA、RCRF、SSE;PPA、RRF、SCSE;PPB、QQF、SDSE;PPE、QQD、RBRF的三圆的交点.完全四边形QRCDFSC、PSCBERC、APESEDQDE、AQFRFBPBF的密克点P4、Q4、R4、S4即以直径为QQA、RRB、SCSD;PPA、RBRC、SSD;PAPE、QAQD、SDSE;PAPB、QAQF、RBRF的三圆的交点.
(2)因为A、P、B、PE与A、Q、D、QF四点共圆,有∠RPES=∠BAP=∠QAD=∠BQFS,所以R、S、QF、PE四点共圆,令其圆心为O1,因为P1、Q1、R1、S1为有关完全四边形的密克点,于是它们分别在⊙QFRS、⊙PERS、⊙PSQSC、⊙PQARC上,所以P1、Q1在⊙O1上.
因为∠PAR1PE、∠SR1SC、∠QAS1QF、∠RSRC均为直角,有
∠PAR1SC=∠SR1PE,∠QAS1RC=∠RS1QF
又 ∠PAR1SC=∠PAQSC=∠SQFPE,∠QAS1RC=∠QAPRC=∠RPEQF
故有R1、S1早⊙O1上,即PE、QF、R、S、P1、Q1、R1、S1八点共圆.
同理可得⊙O2:PBQDRCSCP2Q2R2S2;⊙O3:PQRFSEP3Q3R3S3;⊙O4:PAQARBSDP4Q4R4S4;⊙O5:PQARCSP3Q4R2S1;⊙O6:PEQDRBSEP1Q2R4S3;⊙O7:PAQRSCP4Q3R1S2;⊙O8:PBQFRFSDR2Q1R3S4.
(3)因为∠P4SDPA+∠P4SCPA=90°,所以∠P4O4PA+∠P4O7PA=180°.故P4、PA、O4、O7四点共圆,有∠O4PAO7=∠O4P4O7=90°,所以⊙O4与⊙O7正交,同理与⊙O5、⊙O6、⊙O8均正交,故有⊙O1、⊙O2、⊙O3与⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8均正交.
(4)因为⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4与⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8是互相正交的两组共轴圆,故有O4PA⊥O7PA、O4QA⊥O5QA、O4QB⊥O6QB、O4SD⊥O8SD;且O4PA=O4QA=O4RB=O4SD,故O4为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂点.
同理O1、O2、O3亦为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂点,故⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4所在直线l为⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8的等幂轴.同理⊙O5、⊙O6、⊙O7、⊙O8所在直线l′亦为⊙O1、⊙O2、⊙O3、⊙O4的等幂轴.
(5)令M为完全四边形ABCDEF的密克点,设P′、Q′、R′为PAPB、QAQF、RBRF的中点,由习题21第17题及⊙O4与⊙O8的正交关系,有P′、Q′、R′、SD、S4、O4、O8七点共圆,且以O4O8为直径,故
∠Q′P′R′=∠Q′SDR′=∠SEC
又由复习题1第19、18题,有A、D、F、Q′、M与B、C、F、R′、M均污点共圆,且Q′A=Q′F=Q′QA、R′B=R′F=R′RB,有:
∠Q′MR′=∠FMQ′-∠FMR′=(180°-∠FAQ′)-(180°-∠FBR′)=
$∠FBR′-∠FAQ′=(90°-\frac{∠BR′F}{2})-(90°-\frac{∠AQ′F}{2})$=
$\frac{∠AQ′F-∠BR′F}{2}=\frac{∠ADF-∠BCF}{2}=\frac{∠CED}{2}=∠SEC$
所以∠Q′P′R′=∠Q′MR′,故P′、Q′、R′共圆,即M在以O4O8为直径的圆上,所以∠O4MO8=90°.同理∠O1MO8=90°,故O4、M、O1共线,即M在直线l上,同理,M在之间l′上.
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