毕达哥拉斯三角形的内切圆与旁切圆
本文揭示了作者此前两篇文章——一篇关于《星际迷航》引理,另一篇关于毕达哥拉斯三元组——之间的内在联系。在撰写后一篇文章时,作者注意到维基百科中一个引人入胜的段落:在每个毕达哥拉斯直角三角形中,内切圆半径与旁切圆半径之间存在着奇妙的数学关系。
背景速读
- John D. Cook 是一位数学家和软件工程师,常年撰写数学、编程与科学交叉领域的博客文章。他的读者群偏技术,但文章本身通常是自包含的数学趣闻。
- 勾股三角形(Pythagorean triangle)指边长均为整数的直角三角形,例如 (3,4,5)。勾股数(Pythagorean triple)是满足 a² + b² = c² 的三个正整数。
- 内切圆(incircle)是与三角形三条边都相切的圆,其半径 r = (a+b-c)/2。旁切圆(excircle)是与三角形一条边和另两条边的延长线相切的圆。
- 上一篇博文("Star Trek lemma")讨论了三角形内心与外接圆之间的一个几何性质;再上一篇则讨论了勾股数通解公式。
- 本文的核心发现:对于任何勾股三角形,它的内切圆半径和三个旁切圆半径恰好都是整数——并且这些整数本身又能构成一组新的勾股数。