等边半正多角形(equilateral semiregular polygon)亦称等边半正多边形,是一种特殊的凸多角形。顶点个数为偶数,所有边都相等,且相间的角相等的凸多角形称为等边半正多角形,若在六边形ABCDEF中,AB=BC=CD=DE=EF=FA,∠A=∠C=∠E,∠B=∠D=∠F,因而它是等边半正多角形1。
基本概念定义边数为偶数的凸多边形,假若其中所有的边都相等,且相间的角相等,这个凸多边形叫做等边半正多边形(等****边半正多角形) 。
相关概念凸多边形中,若它所有的边都相等,且所有的角都相等,叫做正多边形。
边数为偶数的凸多边形,假若其中相间的边相等且所有角都相等,这个凸多边形叫做等角半正多边形(等角半正多角形)。
局部凸的星形多边形,若它的所有边都相等,且所有角都相等,叫做正星形多边形(正星形多角形),例如正五角星形。
边数为偶数的局部凸的星形多边形,若所有的边相等,相间的角相等,叫做等边半正星形多边形(等边半正星形多角形),边数为偶数的局部凸的星形多边形,若所有的角相等,相间的边相等,叫做等角半正星形多边形。
相关定理定理1 等边半正多边形各角的平分线共点,这点到各边等距离2。
证明 在等边半正多边形ABC......K中,设∠ABC、∠BCD的平分线相交于O,联OA、 OD(图3),因BC=CD,OC = OC,∠OCB=∠OCD,所以 △OCB≌△OCD,所以∠OBC=∠ODC,但∠OBC=1/2ABC,∠ABC=∠CDE,所以∠ODC=1/2∠CDE,所以O点也在∠CDE的平分线上,同理,O点也在其它各角的平分线上,所以等边半正多边形各角的平分线交于一点。因为角的平分线上的点到角的两边等距离,所以这点到各边等距离。
定理2 任意(凸的或星形的)正多角形或等边半正多角形可有一内切圆。
证明假设AB,BC,CD和DE(图4)为一正多角形或等边半正多角形相连续的四边,K为直线AB和CD的交点,L为直线BC和DE的交点(如果相间而取的二边,如AB与CD平行,则边BC与DE亦将平行(因为这个多角形相间而取的角应相等),点E与点A重合,我们便得一个菱形,对它来说,这定理也是正确的)。
三角形BCK和DCL相等(BC = DC,∠KBC =∠LDC,∠KCB =∠LCD),所以三角形BCK的边BC外的旁切圆半径等于三角形DCL的对应的旁切圆半径,因为该二圆心在∠BCD的平分线CX上,所以该二圆心重合,因而两圆周重合。
这样就得到了与射线BA,DE以及与边BC,CD相切的圆周,对于BC,CD,DE各边以及次一边EF重复同样的论述时,我们相信,该圆周与边DE及射线EF相切,等。
定理3 任意(凸的或星形的)正多角形或等角半正多角形可有一外接圆。
证明假设A,B,C,D是所研究的多角形的四个相连续的顶点(图5),O为三角形ABC的外接圆心。
三角形ABC与DCB相等(AB = DC,BC = CB,∠ABC=∠DCB),因而三角形ABC的外接圆半径OA = OB = OC,与三角形DCB的外接圆半径相等。其次,二外接圆的圆心都在线段BC的垂直平分线上。最后,二圆心在直线BC的同侧,因为A和D二点在该直线的同侧(由于凸的或局部凸的多角形)。由此推得,圆周ABC与BCD的圆心重合。
可见通过三顶点A,B,C的圆周必通过点D,按照同样的考察方法可知该圆周也通过其余的顶点3。
定理2及3系1正多角形的外接圆心及内切圆心重合。
事实上,在这种情形下三角形OAB,OBC及OCD相等,因而外接圆心到各边的距离相等。
系****2等角半正多角形,相间而取的边与同一圆周相切,这样就得到两个圆周,它们的圆心与外接圆心重合。
事实上,在图5上,三角形OAB与OCD相等,所以相间而取的边到外接圆心的距离相等。
系3等边半正多角形,相间而取的顶点在同一圆周上,这样就得到两个圆周,它们的圆心与内切圆心重合。
事实上,在图4上有OA=OC=OE,OB=OD3。
定理4正多边形各边的垂直平分线共点,各角的平分线共点,且这两点是同一点。
推论正多边形的中心到各顶点等距离,到各边也等距离,并且中心角等于( n为边数)。
定理5等角半正多边形各边的垂直平分线共点,这点到各顶点等距离2。
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任毅如 - 副教授 - 湖南大学