拿破仑定理是法国著名的军事家拿破仑·波拿巴最早提出的一个几何定理:“以任意三角形的三条边为边,向外构造三个等边三角形,则这三个等边三角形的重心恰为另一个等边三角形的顶点。”该等边三角形称为拿破仑三角形。如果向内作三角形,结论同样成立。
这篇短文讲述如何用复数证明这个定理。可以看成高中复数的扩展内容,是我用于高中数学竞赛训练扩展思路的材料。可做为教竞赛或者教想考好大学的老师教学,以及优秀的高中同学学习参考。
我们知道,复数是复平面的一个点。设三个复数z1,z2,z3,可以定义三点比为
V(z1,z2,z3)=( z2- z1)/ ( z3- z1). 三点比V(z1,z2,z3)是个复数,其复角就是复平面上⊿z2z1z3中∠z2z1z3的有向大小。而模是边z1 z2与z1 z3的长度比。角度相等对应边成比例,在平面几何中是三角形相似的判别条件。而在复平面上,⊿z2z1z3∽⊿w1w2w3等价于V(z1,z2,z3)= V( w1,w2,w3)。展开的话,不难看出也可以写成行列式:
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