對于定點(diǎn)ABC,求能和其中倆點(diǎn)AC形成∠APC的角平分線所在直線可通過點(diǎn)B的點(diǎn)P軌跡。

一,問題總述和疊甲(不明的樂)
如標(biāo)題和例圖所示,本專欄研究的問題便是在給定點(diǎn)A,B,C三點(diǎn)的情況下,尋找點(diǎn)P使點(diǎn)B落在∠APC的角平分線所在的直線。




在正式介紹研究前,本人申明,該問題從屬是自娛自樂所為,在網(wǎng)上搜了下發(fā)現(xiàn)沒相應(yīng)解決方案就自己寫了寫,如果有前人已經(jīng)研究了這個(gè)問題,請當(dāng)本人是小丑。
另外,如果前人的思路和我有雷同,純屬巧合(不會(huì)真的有大佬和我一個(gè)思路吧。。。)
二,討論2種簡要的分類
這里建系為A(-d,0) B(m,n)?C(d,0)

分類1.ABC,三點(diǎn)共線時(shí)(n=0),顯然是阿氏圓加直線AC(除去線段AC),在這里僅簡述一下過程。
如下圖,對于倆定點(diǎn)A,C若PA/PC是一個(gè)定值K,則點(diǎn)P是一個(gè)阿氏圓,這里就不證明阿氏圓的結(jié)論了,感興趣的去網(wǎng)上隨便搜搜吧。
取K=BA/BC然后寫出阿氏圓的方程,加上直線AC(除去線段AC)
對于直線AC上面(除去線段AC)的那些點(diǎn),我們視為∠APC的平分線就是直線AC。
對于阿氏圓上的點(diǎn)P,根據(jù)阿氏圓的性質(zhì)有PA/PC=BA/BC,顯然BP平分∠APC(角平分線的性質(zhì))

分類2,點(diǎn)B在線段AC的中垂線上時(shí)(m=0),顯然P也在線段AC的中垂線上。

三,對于一般形式的解決問題思路
我們采取分類1中借助阿氏圓的思路解決這個(gè)問題。

對于一個(gè)不等于1的正值k(這里采取通過控制k0來使k的值遍歷0到正無窮),可以構(gòu)造一個(gè)阿氏圓,記該阿氏圓交直線AC上AC間為點(diǎn)P0,不在AC間為點(diǎn)P1
作直線BP0交阿氏圓另一點(diǎn)P,。類似上文,該點(diǎn)P滿足了BP(P0P)所在直線平分∠APC。
根據(jù)以上思路,我們有了求點(diǎn)P軌跡的具體方法:
以k為參數(shù)出發(fā),求點(diǎn)P0,點(diǎn)P1,進(jìn)而求出阿氏圓方程和直線BP0方程,然后聯(lián)立接觸P的坐標(biāo)。
四,一般形式的實(shí)際計(jì)算
如圖。手寫的計(jì)算和示圖



解出來是點(diǎn)p的軌跡的參數(shù)方程(當(dāng)m=xp0,即k=(d+m)/(d-m)該參數(shù)方程依然成立)
圖里面寫了,我就不打最后的參數(shù)方程了,打起來太麻煩。
五,劃分軌跡的大概區(qū)域
由于對稱性,不妨認(rèn)為B在第一象限,
當(dāng)B在C左側(cè)(m<d)時(shí),k在0到1之間時(shí),點(diǎn)p落在綠色區(qū)域

k在1到K(K=BA/BC)之間時(shí),點(diǎn)p落在藍(lán)色區(qū)域

k大于等于K時(shí),點(diǎn)p落在紫色區(qū)域

當(dāng)B在C右側(cè)(m<d)時(shí),類似上面情況:



有一點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)的是,當(dāng)點(diǎn)B在點(diǎn)D右側(cè)時(shí),到了紫色區(qū)域后的點(diǎn)P并不會(huì)越過直線AD而是直接收斂于點(diǎn)D。
下面是示圖鏈接網(wǎng)址:
https://www.desmos.com/calculator/6cwn9tbjtl?lang=zh-CN