费尔马问题:
费尔马点,就是到三角形的三个顶点的距离之和最短的点。
对于一个锐角三角形,费尔马点是对各边的张角都是120度的点。
对于直角、钝角三角形,费尔马点就是最大的内角的顶点。
证明:(这里只证明锐角三角形,直角、钝角三角形略)
如图:
已知:三角形ABC,PA,PB,PC两两形成的角都是120度。
求证:在平面内任意取一个点Q,与P不重合,
则QA+QB+QC>PA+PB+PC
证明:
作EF⊥PA于A,
作DF⊥PA于B,
作DE⊥PA于C,
则△DEF为正三角形。
作QA'⊥EF于A',
作QB'⊥DF于B',
作QC'⊥DE于C',
则QA'+QB'+QC'=PA+PB+PC
注:
设△DEF的边长为a,
S△DEF=S△PEF+S△PDF+S△PDE
0.5*PA*a + 0.5*PB*a + 0.5*PC*a
= 0.5a * (PA+PB+PC)
而
S△DEF=S△QEF+S△QDF+S△QDE
0.5*QA'*a + 0.5*QB'*a + 0.5*QC'*a
= 0.5a * (QA'+QB'+QC')
∴QA'+QB'+QC'=PA+PB+PC
根据“垂线段最短”,
∵QA'⊥EF ∴QA'>QA
∵QB'⊥DF ∴QB'>QB
∵QC'⊥DE ∴QC'>QC
∴QA+QB+QC>QA'+QB'+QC'=PA+PB+PC
即:对于任意一点Q(Q与P不重合),都有
QA+QB+QC>PA+PB+PC
也就是说,PA+PB+PC是最短的。
参考资料:http://post.baidu.com/f?kz=19454286