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讲义中的计算策略

来源:《高联-几何-计算方法-三角》PDF 第 3—8 页,《访谈纪要和学习笔记》,RynW1988 整理。以下保留方法内容;受访者关于学习时间和比赛成功率的个人判断不作为课程结论。

优先尝试哪些工具

先试正弦定理、倍角和分角定理,再看三角形式的 Ceva、Menelaus、三弦关系。必要时展开三角恒等式、使用余弦定理,或补一条能直接应用这些工具的辅助线。

选取一条参考圆的直径为 11 后,其弦长可直接写成对应圆周角的正弦。重点是减少尺度因子,不要求所有题都设同样的基本量。

两种常用比例

刻画边 BCBC 上的点 DD,可使用 BD/DCBD/DC;刻画经过 AA 的射线 ADAD,可使用

sinBADsinDAC.\frac{\sin\angle BAD}{\sin\angle DAC}.

分角定理把这两种比例连起来。设 k=BD/DCk=BD/DC,内部点满足

BDBC=k1+k.\frac{BD}{BC}=\frac{k}{1+k}.

kk 换成 k/(1+k)k/(1+k) 会产生加法和新的分母。如果结论只需前一种比,就保留乘积形式,避免过早拆成单段长度。

从后往前消点

按构造依赖给点分层:原始顶点是第一层,由它们确定的点是第二层,再向后递推。先处理最高层的点,将结论改写成更早的点之间的比例。

若已知 Y,Z,WY,Z,W 共线,且 WWZZ 更容易表示,在非退化情况下,证明 X,Y,ZX,Y,Z 共线可以转成证明 X,Y,WX,Y,W 共线。这就是“换点”的基本思路。

相似对应、旋转相似、相交弦和共边面积比,都可以承担这种替换。换点后仍需检查新点是否真的更简单。

悬浮点与根式

不在参考圆上的点,可以尝试引出经过它的弦,将它对圆上弦的张角化成圆周角的和差。

遇到根式,先问结论是否只依赖两个交点的对称组合。若只需要和、积或同一条直线,可能无需分别求出交点。正弦平方差

sin(α+β)sin(αβ)=sin2αsin2β\sin(\alpha+\beta)\sin(\alpha-\beta)=\sin^2\alpha-\sin^2\beta

也可能消去中间根式。平方前要记录符号和取值范围,最后排除增根。

一次计算的检查顺序

  1. 确认基本量足以表示整个构型,并记录取值范围。
  2. 从最后构造的点向前消去,尽量保留比例。
  3. 把条件与结论化成同一组基本量的表达式。
  4. 变形时检查有向角、分母与平方操作;若使用两次方程,还要确认选择的是同一几何分支。

本页与构型更换三角转换恒等变换配合使用。